2005 Fiscal Year Annual Research Report
電力装置用導体を目指したMgB_2新線材技術の開発研究
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16206032
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| Research Institution | Kyushu University |
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Principal Investigator |
船木 和夫 九州大学, 超伝導システム科学研究センター, 教授・センター長 (60091352)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
岩熊 成卓 九州大学, 超伝導システム科学研究センター, 助教授 (30176531)
木須 隆暢 九州大学, 超伝導システム科学研究センター, 助教授 (00221911)
柁川 一弘 九州大学, 超伝導システム科学研究センター, 助教授 (10294894)
熊倉 浩明 物質・材料研究機構, 超伝導材料研究センター酸化物線材グループ, ディレクター (90354307)
三戸 利行 九州大学, 核融合科学研究所, 教授・主幹研究員 (10166069)
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| Keywords | パウダー・イン・チューブ法 / ex situ法 / in situ法 / 臨界電流密度 / 熱的安定性 / 常伝導伝播 / 交流損失 / 通電特性 |
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| Research Abstract |
平成17年度の主な研究活動とその成果をまとめる。
1.MgB_2線材の特性改善や長尺化のための新しい製作プロセスの提案
昨年の実績に基づき、Mg+Bの混合粉末を使うin situパウダー・イン・チューブ法(PIT)法による線材において、超電導特製の改善を進めた。原料粉末にベンゼンやナフタリン等の芳香族炭化水素を添加すると、大幅に臨界電流特性が向上し、実用的に有望であることがわかった。この効果は、MgB2におけるボロンサイトの一部がカーボンと置換したことによると考えられる。また、MgB_2線材の上部臨界磁界Bc2をはじめとする各種超電導特性を系統的に評価した。600C近傍の低温で熱処理したMgB2線材の、20Kにおける上部臨界磁界Bc2は10テスラを越え、 MgB_2線材がNb-Ti実用線材の代替線材として有望であることがわかった。
2.低損失仕様のMgB_2線材の開発と各種特性の実験的評価と定量化
将来の高機能電力装置(エネルギー貯蔵装置等)に導入する観点から、シース材料を強い磁性を持つ鉄から非磁性の銅に転換・改良した低交流損失仕様のMgB_2多心線を開発した(線径0.7mm、芯数6本、SC比11%、ツイストピッチ10mm,∞)。本年度は、10m級の線材を作成し、その半分にツイスト加工を施した。
それぞれの両端部で臨界電流を測定した。また、残部でコイル状試料を作成し交流損失特性評価を行った。いずれも液体ヘリウム中での測定である。今回の試料では、両端部で臨界電流に2倍程度の差があり特性の均一化が課題であるが、自己磁界中で300A(7.1X10^9A/m^2)を越える臨界電流(超伝導体当りの電流密度)が得られている。交流損失特性については、試料コイルの軸方向に交流磁界(振幅0.01-1.0 T、周波数0.1-5 Hz)を印加しピックアップコイル法で測定した。ツイストの交流損失への影響などの詳細については今後検討を進めていく。
昨年度測定した液体ヘリウム中での鉄シースMgB_2単心線における常伝導部の伝播現象に対して、冷媒の過渡的な冷却効果を考慮した数値解析により説明することを試みた。従来のNbTi超伝導線材と比べて2桁ほど小さい伝播速度についてはほぼ定量的な評価ができることが判った。しかしながら、伝播速度が小さくなると、過渡的な冷却効果に加えて定常的な冷却効果の寄与も考慮する必要があることも示唆された。
3.その他の準備状況
液体ヘリウム温度を超える温度領域における特性評価については、磁界印加用の超伝導マグネットの完成を待って実施する予定である。また、単心線20本複合導体についても本格的な通電試験を始めている。
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Research Products
(3 results)
