DE3430159C2

DE3430159C2 -

Info

Publication number: DE3430159C2
Application number: DE3430159A
Authority: DE
Inventors: Toshinari Ando; Yoshikazu Ibaraki Jp Takahashi; Masataka Mito Jp Nishi; Susumu Ibaraki Jp Shimamoto; Katsuzo Aihara; Naofumi Hitachi Jp Tada
Original assignee: Hitachi Ltd; Japan Atomic Energy Research Institute
Current assignee: Hitachi Ltd; Japan Atomic Energy Agency
Priority date: 1983-08-15
Filing date: 1984-08-16
Publication date: 1988-01-21
Also published as: US4652697A; DE3430159A1; JPH0261764B2; JPS6039705A

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen stabilisierten supraleitenden Draht der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 angegebenen Art.

Ein supraleitender Draht aus feinen Nb₃Sn-Multifilamenten wird für die Drähte eines supraleitenden Magnets verwendet, der ein starkes Magnetfeld von 10 Tesla oder mehr erzeugen kann. Das gebräuchlichste Beispiel für einen supraleitenden Draht aus feinen Nb₃Sn-Multifilamenten ist in Fig. 1a und 1b gezeigt. Dieser supraleitende Draht 1 hat ein Kupferglied 6, in dem mehrere Bündel 5 eingebettet sind, von denen jedes aus einer Vielzahl von feinen Nb₃Sn-Filamenten 3 besteht, die in einer Cu-Sn-Bronze 2 eingebettet sind, die ihrerseits von einer Diffusionssperrschicht 4 umhüllt ist. Fig. 1a zeigt ein Beispiel für einen supraleitenden Draht aus feinen Nb₃Sn-Multifilamenten und mit einem kreisförmigen Querschnitt. Fig. 1b zeigt ein Beispiel eines derartigen Drahts mit einem rechteckigen Querschnitt.

Im Hinblick auf die technische Auslegung hat das feine Nb₃Sn-Filament 3 im allgemeinen einen Durchmesser von einigen Mikrometern (µm), während die Anzahl der in einem Bündel 5 enthaltenen feinen Nb₃Sn-Filamenten von mehreren Zehn bis zu mehreren Tausend beträgt. Ferner beträgt die Anzahl der in einem Draht 1 enthaltenen Bündel mehrere bis zu mehrere hundert Bündel. Zur Erzielung einer hohen elektromagnetischen Stabilität enthält der supraleitende Draht für gewöhnlich ein metallisches Material mit einem geringen spezifischen elektrischen Widerstand als stabilisierendes Material. In den supraleitenden Drähten von Fig. 1a und 1b dient das Kupferglied 6 als Stabilisierungsmaterial. Im allgemeinen wird als Material für das Kupferglied 6 sauerstofffreies Kupfer verwendet.

Bei einem Verfahren zur Herstellung des Drahts 1 ist zur Bildung von Nb₃Sn eine Diffusionswärmebehandlung erforderlich. Während der Diffusionswärmebehandlung ist das Sn in der Cu-Sn-Bronze 2 bestrebt, in das Kupferglied 6 zu diffundieren, wodurch es das Kupfer verunreinigt. Dies wird jedoch durch die Diffusionssperrschicht 4 verhindert.

Bei der Herstellung eines supraleitenden Magnets wird als stabilisierender Parameter ein Faktor α verwendet, der durch die folgende Formel (1) gegeben ist:

wobei:

ρ _st:spezifischer elektrischer Widerstand des stabilisierenden Materials,ID:elektrischer Strom im supraleitenden Magnet,A _st:Querschnittsfläche des stabilisierenden Materials,p:wirksame Umfangslänge der Kühlfläche,q:Wärmefluß von der Kühlfläche.

Je kleiner der Wert des aus der Formel (1) erhaltenen Faktors α ist, um so größer ist die Stabilität. Insbesondere wenn der Wert des Faktors α kleiner als 1 ist, wird ein als völlig stabilisierter Zustand bezeichneter Zustand erzielt, in dem die Kühlenergie die Stromwärme selbst dann übersteigen kann, wenn der supraleitende Zustand unterbrochen ist.

Nun kann ein kleinerer Wert für den Faktor α erzielt werden durch Verwenden eines Materials mit einem kleinen spezifischen elektrischen Widerstand ρ _st der Formel (1), vorausgesetzt, daß die geometrische Größe konstant ist. Da der spezifische elektrische Widerstand bei Supraleitungstemperaturen von hochreinem Aluminium (Reinheit von über 99,99%) so klein ist wie 1/5 bis 1/10 desjenigen des sauerstofffreien Kupfers, wenn anstatt des sauerstofffreien Kupfers hochreines Aluminium als stabilisierendes Material verwendet wird, ist die elektromagnetische Stabilität extrem verbessert. Da aber das hochreine Aluminium stark verformbar ist, stellt sich das Problem, daß zwischen ihm und den anderen Bestandteilen ein zu großer Unterschied in der plastischen Verarbeitbarkeit besteht, wenn ein Verbundkörper, wie der aus feinen Multifilamenten bestehende supraleitende Draht, einer Bearbeitung, wie dem Ziehen, unterworfen wird. Somit hat dieses Problem die Herstellung des durch Aluminium stabilisierten supraleitenden Drahts aus feinen Multifilamenten stark eingeschränkt.

Fig. 2a und 2b zeigen bisher bekannte Beispiele für einen aluminiumstabilisierten supraleitenden Draht aus feinen Multifilamenten. Fig. 2a zeigt insbesondere einen Querschnitt eines aluminiumstabilisierten supraleitenden Drahts 9 aus aus einem Legierungssystem bestehenden Multifilamenten, in dem mehrere Filamente 8 einer supraleitenden Legierung, z. B. Nb-Ti, Nb-Ti-Zr od. dgl., im hochreinen Aluminiumglied 7 eingebettet sind. Fig. 2b zeigt einen Querschnitt eines aluminiumstabilisierten supraleitenden Drahts 9 aus aus einem Legierungssystem bestehenden feinen Multifilamenten, bei dessen Aufbau mehrere Drähte 10 aus aus einem Legierungssystem bestehenden feinen Multifilamenten mit mehreren hochreinen Aluminiumdrähten 11 miteinander verseilt und durch ein Lötmittel 12, etwa Pb-Sn, vereinigt sind. Jeder der Drähte 10 hat eine Vielzahl von aus einer supraleitenden Legierung bestehenden Filamenten 8, die im Kupferglied 6 eingebettet sind.

Ein Beispiel für einen supraleitenden Draht, in dem der Nb₃Sn-Supraleiter durch Aluminium stabilisiert ist, ist angegeben in einem Artikel "ALUMINIUM-STABILIZED Nb₃-Sn- MULTIFILAMENTARY WIRE FOR A HIGH-FIELD-PULSE-MAGNET" von F. Irie et al. in PROCEEDINGS OF THE INTERNATIONAL CRYOGENIC MATERIALS CONFERENCE, Kobe, Japan, 11. bis 14. Mai 1982, Seiten 477 bis 479. Dieser supraleitende Draht hat jedoch einen Querschnittsaufbau, bei dem der Kern aus Nb₃-Sn-Filamenten von Aluminium umgeben ist, so daß es sehr schwierig ist, ihn einer geeigneten Ziehbearbeitung zu unterwerfen, da das Aluminium eine weitaus bessere plastische Verarbeitbarkeit als der Kern hat.

Andererseits ist aus der DE-OS 28 19 242 ein Supraleiter bekannt, bei dem entweder eine V₃Al-Seele von einem Cu-Legierungsmantel umgeben und dazwischen eine V₃(Al, Ge)-, V₃(Al, Si)- bzw. V₃(Al, Ga)-Schicht angeordnet ist oder bei gleicher Zwischenschicht eine Cu-Legierungsseele von einem V₃Al-Mantel umgeben ist. Zusätzlich kann der Supraleiter mit einem oder mehreren gut leitenden Metallen wie Cu oder Al beschichtet werden.

Schließlich ist aus der DE-OS 28 35 974 ein Verfahren zur Herstellung eines vieladrigen Nb₃Sn-Supraleiters bekannt, bei dem man einen Nb-Draht in eine Cu-Matrix einsetzt, diese Anordnung mit einer ringförmigen Sn-Schicht von bis zu 0,5 mm Dicke umgibt, im Fall mehrerer solcher Schichten diese durch Cu-Schichten trennt, eine Cu-Außenhülle für die gesamte Einheit vorsieht, die umhüllte Einheit formt und danach wärmebehandelt, um das Sn durch das Cu hindurch diffundieren zu lassen und die Nb₃Sn-Verbindung an den Nb-Oberflächen herzustellen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen stabilisierten supraleitenden Draht der eingangs vorausgesetzten Art zu entwickeln, der bei der Herstellung leichter verformbar ist und eine verbesserte Stabilisierung aufweist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst.

Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung ist im Unteranspruch gekennzeichnet,

Im folgenden werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnung beschrieben. Es zeigen

Fig. 1a und 1b Querschnitte von Beispielen herkömmlicher supraleitender Drähte aus feinen Nb₃Sn-Multifilamenten;

Fig. 2a und 2b Querschnitte von Beispielen herkömmlicher aluminiumstabilisierter supraleitender Drähte aus einem Legierungssystem;

Fig. 3a und 3b Querschnitte von Beispielen von aluminiumstabilisierten supraleitenden Drähten aus feinen Nb₃Sn-Multifilamenten nach der Erfindung;

Fig. 4 einen Querschnitt zur Darstellung eines Beispiels für ein Verfahren zur Herstellung des aluminiumstabilisierten supraleitenden Drahts aus feinen Nb₃Sn-Multifilamenten nach der Erfindung;

Fig. 5 einen Querschnitt eines aluminiumstabilisierten supraleitenden, nach dem Verfahren gemäß Fig. 4 hergestellten Drahts aus feinen Nb₃Sn-Multifilamenten gemäß einem weiteren Beispiel der Erfindung;

Fig. 6 eine graphische Darstellung zur Darstellung der durch die Erfindung erzielten Wirkung; und

Fig. 7 einen Querschnitt einer abgeänderten Ausführungsform eines aluminiumstabilisierten supraleitenden Drahts aus feinen Nb₃Sn-Multifilamenten nach der Erfindung.

Fig. 3a und 3b zeigen im Querschnitt Beispiele der Grundkonstruktion von aluminiumstabilisierten supraleitenden Drähten nach der Erfindung. Fig. 3a zeigt einen supraleitenden Draht 20 mit kreisförmigem Querschnitt, während Fig. 3b einen supraleitenden Draht 20 mit rechteckigem Querschnitt zeigt. Jeder der aluminiumstabilisierten supraleitenden Drähte 20 von Fig. 3a und 3b hat ein Kupferglied 6, in dem mehrere Bündel 5 eingebettet sind. Jedes Bündel besteht aus einer Vielzahl von feinen Nb₃Sn-Filamenten 3, die in einer Cu-Sn-Bronze 2 eingebettet sind, die ihrerseits von einer Diffusionssperrschicht 4 umhüllt ist. Zusätzlich befindet sich ein von einer Diffusionssperrschicht 13 umschlossenes Aluminiumglied 7 im mittleren Bereich des supraleitenden Drahts 20.

Im folgenden wird in Verbindung mit Fig. 4 ein Beispiel für ein Verfahren beschrieben, das sich zur Herstellung des aluminiumstabilisierten supraleitenden Drahts aus feinen Nb₃Sn-Multifilamenten nach der Erfindung eignet.

In einem ersten Schritt wird ein Verbundkörper 15 durch Ziehen eines Aufbaus hergestellt, der aus einem sauerstofffreien Kupferrohr 14, einer rohrförmigen Diffusionssperrschicht 13 und einem stabförmigen Aluminiumglied 7 besteht. Inzwischen sind mehrere Verbundkörper 17 hergestellt, von denen jeder aus folgendem besteht: mehreren linearen in die Cu-Sn-Bronze 2 eingebetteten Niobgliedern 16, einer die Bronze 2 umgebenden Diffusionssperrschicht 4 und einem die Diffusionssperrschicht 4 umgebenden sauerstofffreien Kupferrohr 14.

Die Verbundkörper 17 werden zusammen mit dem Verbundkörper 15 in einem sauerstofffreien Kupferrohr 18 zusammengelegt und bilden einen Verbundkörper 19, der seinerseits zu einem Draht von gewünschter Form mit geringerem Durchmesser gezogen wird. Der gezogene Draht wird dann einer Diffusionswärmebehandlung zur Herbeiführung einer Reaktion zwischen den Niobgliedern 16 mit dem in der Cu-Sn- Bronze 2 enthaltenen Sn unterworfen, wodurch Nb₃Sn gebildet wird. Im allgemeinen wird die Diffusionswärmebehandlung für die Drähte aus feinen Nb₃Sn-Multifilamenten bei 600 bis 800°C 50 bis 200 Stunden lang durchgeführt. Bei der Herstellung des supraleitenden Drahts nach der Erfindung ist es jedoch wegen der Verwendung des Aluminiums erwünscht, daß die Erhitzungstemperatur unter der Schmelztemperatur von 660°C des Aluminiums liegt. Nach dem Ziehvorgang werden die sauerstofffreien Kupferrore 14 und 18 zum Kupferrohr 6 von Fig. 3.

Fig. 5 zeigt einen Querschnitt eines weiteren Beispiels des Drahts 20 nach der Erfindung, hergestellt nach dem in Verbindung mit Fig. 4 erläuterten Verfahren. Bei diesem Beispiel wird eine Vielzahl von Verbundkörpern 17 zwischen dem Verbundkörper 15 und dem sauerstofffreien Kupferrohr 18 in Schichten angeordnet. Der Verbundkörper 19 wird so gezogen, daß er nach dem Ziehen eine im allgemeinen sechseckige Querschnittsform hat. Nachfolgend wird der Außenumfang des Kupferglieds 6 in geeigneter Weise so fertigbearbeitet, daß das Endprodukt einen kreisförmigen Querschnitt hat.

Bei der Erfindung hat die Diffusionssperrschicht 13 zwei wichtige Aufgaben. Die erste Aufgabe besteht in der Verhinderung einer Verunreinigung von Aluminium auf Grund der Reaktion mit Kupfer während der Diffusionswärmebehandlung, wodurch die hohe Reinheit des Aluminiums gewährleistet ist, die zur Erzielung einer hohen Stabilisierungswirkung wichtig ist. Aus diesem Gesichtspunkt ist es erforderlich, daß die Diffusionssperrschicht 13 aus einem Material besteht, das mit Kupfer und Aluminium nur schwer reagiert. Beispiele für geeignete Materialien sind Nb, Ta, eine Legierung auf Nb-Basis und eine Legierung auf Ta-Basis. Es ist nicht immer erforderlich, daß das Material der Diffusionssperrschicht 13 mit dem Material der Diffusionssperrschicht 4 identisch ist. Die zweite Aufgabe der Diffusionssperrschicht 13 besteht in der Verminderung der Wärmekontraktionsbelastung, der sonst die Nb₃Sn-Filamenten auf Grund der unterschiedlichen Wärmeausdehnungs- und Wärmekontraktionskoeffizienten der Materialien ausgesetzt wären. Im Fall eines supraleitenden Drahts aus feinen Nb₃Sn-Multifilamenten entsteht ein Unterschied der Wärmekontraktionskoeffizienten von etwa 1% zwischen Bronze und dem Nb₃Sn-Filament während der Abkühlung des Drahts von der Diffusionswärmebehandlungstemperatur auf die Temperatur von 4,2°K des flüssigen Heliums. Dieser Unterschied übt auf das Nb₃Sn-Filament eine Druckbelastung aus, die ihrerseits das Niveau des kritischen Stroms auf ein unbrauchbares Niveau herabsetzt. Für einen praktischen Gebrauch des supraleitenden Drahts sollte die Druckbelastung 0,4% nicht übersteigen. Andererseits hat Aluminium einen noch größeren Wärmekontraktionskoeffizienten, der um etwa 0,5% größer als derjenige von Bronze ist. Falls keine Diffusionssperrschicht 13 vorhanden wäre, würde daher die auf das Nb₃Sn-Filament ausgeübte Druckbelastung noch weiter erhöht werden. Die Diffusionssperrschicht hat im allgemeinen eine hohe mechanische Festigkeit und einen kleinen Wärmekontraktionskoeffizient. Das Vorsehen der Diffusionssperrschicht wirkt daher in der Weise, daß die durch das Aluminium auf das Nb₃Sn-Filament ausgeübte Druckbelastung vermindert wird.

Um die bei Anwesenheit von Aluminium auf das Nb₃Sn-Filament ausgeübte Druckbelastung unter 0,4% zu halten, müssen die Bedingungen so gewählt werden, daß der folgenden Formel (2) genügt wird:

wobei:

E _B:Elastizitätsmodul des Materials der Diffusionssperrschicht 13 bei 4,2°K,ε _B:Druckbelastung der Diffusionssperrschicht,σ _Al:Plastifizierungsspannung in Aluminium bei 4,2°K,m:Verhältnis der Querschnittsflächen zwischen der Diffusionssperrschicht und dem Aluminiumglied 7.

Der Elastizitätsmodul E _B beträgt praktisch 166 770 N/mm². Die Druckbelastung ε _B und die Plastifizierungsspannung σ _Al betragen praktisch 0,032 bzw. 19,6 N/mm². In einem solchen Fall wird das Verhältnis m aus der Formel (2) zu m ≧ 0,03 berechnet.

Im Hinblick auf die Aufgabe der Erfindung ist es erforderlich, daß der zusammengesetzte spezifische elektrische Widerstand der Diffusionssperrschicht und des Aluminiums kleiner als derjenige von Kupfer ist. Da das Material der Diffusionssperrschicht im allgemeinen einen spezifischen elektrischen Widerstand hat, der weitaus größer als derjenige von Aluminium und Kupfer ist, muß der folgenden Formel (3) genügt werden:

wobei ρ _Cu und ρ _Al die spezifischen elektrischen Widerstandswerte von Kupfer bzw. Aluminium darstellen.

Für gewöhnlich wird der spezifische elektrische Widerstand erhöht, wenn die Magnetfeldstärke erhöht wird. Zum Beispiel haben Kupfer und Aluminium spezifische elektrische Widerstandswerte von 4×10^-8 Ωcm bzw. 1×10^-8 Ωcm unter dem Einfluß eines Magnetfelds von 10 Tesla. Wenn die Magnetfeldstärke weiter erhöht wird, ändert sich der spezifische elektrische Widerstand von Aluminium kaum, während der spezifische elektrische Widerstand von Kupfer weiter ansteigt und ein Niveau von 5×10^-8 Ωcm erreicht, wenn die Magnetfeldstärke zum Beispiel 12 Tesla erreicht. Da der aluminiumstabilisierte Draht aus feinen Multifilamenten bei einer Magnetfeldstärke von mindestens 10 Tesla verwendet wird, wird ein Zustand von m<3 durch Einsetzen der Werte für den spezifischen elektrischen Widerstand bei 10 Tesla in die Formel (3) erreicht.

Im folgenden werden praktische Ausführungsbeispiele der Erfindung beschrieben. Ein aluminiumstabilisierter supraleitender Draht aus feinen Nb₃Sn-Multifilamenten mit einer Konstruktion von Fig. 3a wurde durch das oben in Verbindung mit Fig. 4 erläuterte Verfahren hergestellt. Die Nb-Diffusionssperrschicht 4 jedes Bündels 5 nahm 331 feine Nb₃Sn-Filamente 3 mit einem Durchmesser von jeweils etwa 4 µm auf. 59 Bündel 5 waren in einem sauerstofffreien Kupferglied 6 eingebettet. Die Diffusionssperrschicht 13 wurde aus Nb gebildet und hatte einen Außendurchmesser von 0,68 mm. Ein hochreines Aluminium mit einer Reinheit von 99,995% wurde als Aluminiumglied 7 verwendet, dessen Durchmesser 0,66 mm betrug. Somit wurde aus diesen Abmessungen die Querschnittsfläche der Diffusionssperrschicht und des Aluminiumglieds zu 0,021 mm² bzw. 0,342 mm² berechnet. Somit beträgt das Verhältnis m der Querschnittsflächen 0,06. Der aluminiumstabilisierte supraleitende Draht 20 nach der Erfindung hatte einen Außendurchmesser von 1,5 mm, während die Querschnittsfläche des Kupferglieds 6 0,527 mm² betrug. Die Diffusionswärmebehandlung wurde bei 630°C 200 Stunden lang durchgeführt.

Zur Bestätigung der Wirkung der Erfindung wurde ein Versuch unter Verwendung der aluminiumstabilisierten supraleitenden Drähte aus feinen Nb₃Sn-Multifilamenten und herkömmlicher Drähte aus feinen Nb₃Sn-Multifilamenten ausgeführt, die durch Aluminium nicht stabilisiert sind. Im einzelnen wurden die bei diesem Versuch verwendeten herkömmlichen supraleitenden Drähte durch Anordnen des Kupferglieds 6 anstelle des Aluminiumglieds 7 und der Diffusionssperrschicht 13 in den supraleitenden Drähten der Erfindung hergestellt. Dieselben Größen und Bedingungen der Diffusionswärmebehandlung finden bei den supraleitenden Drähten nach der Erfindung und den herkömmlichen supraleitenden Drähten Anwendung. Somit betrug die Querschnittsfläche des Kupferglieds in jedem der herkömmlichen Drähte 0,89 mm².

Der Versuch wurde durch Anordnen einer Probe von 15 cm Länge in flüssigem Helium von 4,2°K, durch Ausüben eines Magnetfelds von 10 Tesla auf die Probe senkrecht zu deren Längsrichtung von außen und durch Messen der Beziehung zwischen dem in der Probe fließenden elektrischen Strom und der zwischen den Klemmen herrschenden Spannung bei Erhöhung des elektrischen Stroms ausgeführt. Der Abstand zwischen den Klemmen wurde zu 5 cm gewählt. Das Ergebnis dieses Versuchs ist in Fig. 6 dargestellt. In Fig. 6 stellt die ausgezogene Linie (I) die Eigenschaften des supraleitenden Drahts nach der Erfindung dar, während die ausgezogene Linie (II) die Eigenschaften des herkömmlichen supraleitenden Drahts darstellt. Die gestrichelten Linien (III) und (IV) zeigen die Widerstandswerte von 2,2×10^-6 Ω/cm bzw. 4,8×10^-6 Ω/cm des Stabilisierungsmaterials. Da die Probe anfänglich im supraleitenden Zustand gehalten wird, ist der Widerstand gleich Null, d. h. bei der beginnenden Periode der Zunahme des elektrischen Stroms tritt zwischen den Klemmen keine Spannung auf. Wenn jedoch der elektrische Strom einen gegebenen Schwellwert übersteigt, tritt zwischen den Klemmen eine Spannung auf. Dieser Schwellenwert des elektrischen Stroms wird im allgemeinen als kritischer Strom bezeichnet. Eine weitere Zunahme des elektrischen Stroms verursacht einen Nebenschlußstrom durch das Stabilisierungsmaterial. Schließlich strömt der gesamte elektrische Strom durch das Stabilisierungsmaterial.

Gemäß Fig. 6 zeigt der supraleitende Draht nach der Erfindung einen kritischen Strom von etwa 500 A, der im wesentlichen gleich demjenigen (480 A) des herkömmlichen supraleitenden Drahts ist. Der Widerstandswert des Stabilisierungsmaterials wurde aus dem Spannungsabfall in Beziehung zum elektrischen Strom gemessen, wenn der gesamte elektrische Strom durch das Stabilisierungsmaterial fließt. Die Messung bewies, während das Stabilisierungsmaterial im herkömmlichen supraleitenden Draht einen Widerstandswert von 4,8×10^-6 Ω/cm hatte, daß der supraleitende Draht nach der Erfindung einen Widerstandswert von 2,2×10^-6 Ω/cm hatte, was weniger als die Hälfte des ersteren ist. Aus diesem Versuchsergebnis ist ersichtlich, daß die Erfindung einen aluminiumstabilisierten supraleitenden Draht aus feinen Nb₃Sn-Multifilamenten mit extrem hoher Stabilität liefert.

Als nächstes wird eine abgeänderte Ausführungsform der Erfindung beschrieben.

Die gegenwärtige Suche nach neuen Energiequellen wurde auch auf die Erforschung und Entwicklung eines Kernfusionsreaktors gerichtet. Bekanntlich erfordert ein Kernfusionsreaktor eine Plasma-Einschließung, die ihrerseits einen supraleitenden Magnet erfordert. Das supraleitende Kabel für den Magnete muß eine hohe elektrische Stromfestigkeit von einigen 10 oder 1000 A haben. Zusätzlich muß aus Sicherheitsgründen das supraleitende Kabel vollkommen stabilisiert sein.

Ein solches vollkommen stabilisiertes supraleitendes Kabel mit einer hohen elektrischen Stromfestigkeit kann unter Anwendung der Erfindung leicht hergestellt werden. Fig. 7 zeigt den Querschnitt eines Beispiels eines supraleitenden Kabels 22 mit einer hohen elektrischen Stromfestigkeit, das durch die Anwendung der Erfindung hergestellt ist. Dieses Kabel 22 besteht aus 45 aluminiumstabilisierten supraleitenden Drähten 20 aus feinen Nb₃Sn-Multifilamenten nach der Erfindung, die miteinander verseilt und in einem Gehäuse 21 aus nichtrostendem Stahl so angeordnet sind, daß sie einen leeren Raum 23 freilassen, der den Durchtritt für flüssiges Helium bildet. Die Erläuterung dieser abgeänderten Ausführungsform soll die Tatsache angeben, daß es bei Verwendung der Drähte nach der Erfindung möglich ist, die elektrische Stromfestigkeit leicht zu erhöhen. Wenn zum Beispiel die Drähte nach der Erfindung der obigen Ausführungsform verwendet werden, kann ein Hochleistungskabel mit einer kritischen elektrischen Stromstärke von 22 550 A unter einem Magnetfeld von 10 Tesla erhalten werden.

Aus der obigen Beschreibung der Ausführungsformen ist ohne weiteres ersichtlich, daß die Erfindung einen aluminiumstabilisierten supraleitenden Draht aus feinen Nb₃Sn-Multifilamenten liefert, der eine extrem hohe Stabilität hat und es ermöglicht, die elektrische Stromfestigkeit ohne weiteres zu erhöhen.

Claims

1. Stabilisierter supraleitender Draht (20) mit einem Kupferglied (6) und mehreren im Kupferglied (6) eingebetteten Bündeln (5), deren jedes eine Vielzahl von feinen Filamenten (3) aus Nb₃Sn, die in einer Kupferlegierung (2) eingebettet sind, und eine die Kupferlegierung (2) umgebende Diffusionssperrschicht (4) aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß im Mittelteil des Drahtes (20) ein stabilisierendes Aluminiumglied (7) angeordnet ist und daß zwischen dem Aluminiumglied (7) und dem Kupferglied (6) eine zusätzliche Diffusionssperrschicht (13) gebildet ist.

2. Draht nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Verhältnis m der Querschnittsfläche der zusätzlichen Diffusionssperrschicht (13) zu der Querschnittsfläche des Aluminiumglieds (7) im Bereich von 0,03m<3 liegt.