JP2004153146A

JP2004153146A - 超電導マグネット装置

Info

Publication number: JP2004153146A
Application number: JP2002318415A
Authority: JP
Inventors: Seiji Hayashi; 征治林; Yasuhiko Otani; 靖彦大谷; Ryoichi Hirose; 量一広瀬
Original assignee: Japan Superconductor Technology Inc
Current assignee: Japan Superconductor Technology Inc
Priority date: 2002-10-31
Filing date: 2002-10-31
Publication date: 2004-05-27

Abstract

【課題】品質の向上した高性能の超電導マグネット装置を提供する。
【解決手段】本発明は、超電導コイルを同心円状に複数層配置してなる超電導マグネット装置であって、耐歪み性の低い細径Ｎｂ３Ｓｎ系超電導コイルに替えて耐歪み性の高いＮｂ３Ａｌ系超電導コイル（５）を配置した事を特徴とする超電導マグネット装置である。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、超電導コイルを同心円状に複数層に配置した高磁場発生用の超電導マグネット装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
ＮＭＲ用マグネット等の高磁場発生用の超電導マグネット装置では、１つの超電導コイルを用いてそのコイル内に所望の高磁場を発生させるよりも、複数層の超電導コイルを同心円状に積層配置して中央空間に各コイルの合成磁場を発生させる方式の方が、設計上の自由度も大きく且つ製作も容易である事から多層コイル方式が一般的に採用されている。
【０００３】
この多層コイル方式では、内側層には、臨界磁場の高い超電導線で形成したコイルが配置され、外側層には、臨界磁場の低い超電導線で形成したコイルが使用されている。特に、同一材料の超電導線を用いたコイルであっても、磁場が高くなると単位断面積当たりの許容電流値は低くなり、しかも、複数層の各コイルは直列に接続されて同一電流が流れる様になっているので、内側の超電導コイルに使用する超電導線は相対的に太径となし、外側の超電導コイルの径は相対的に細径となすのが一般的である。
【０００４】
例えば、９５０ＭＨｚクラス以上のＮＭＲ用マグネットの場合には、その代表例の断面概念図を図５に示している様に、内側からＮｂ３Ａｌ系超電導コイル６、太径線材のＮｂ３Ｓｎ系超電導コイル１、中太線材のＮｂ３Ｓｎ系超電導コイル２、細径線材のＮｂ３Ｓｎ系超電導コイル３及び細径線材の２層のＮｂＴｉ系超電導コイル４の順に配置されており、臨界磁場が高く、単位断面積当たりの許容電流値の高いＮｂ３Ａｌ系超電導コイル６や太径線材のＮｂ３Ｓｎ系超電導コイル１が内側に配置された構成となっている。
【０００５】
即ち、主磁場発生用の最内層のＮｂ３Ａｌ系超電導コイル６及びその外側のＮｂ３Ｓｎ系超電導コイル１〜３と、主磁場の減衰補償用の内側ＮｂＴｉ系超電導コイル４ａと、磁場均一度補償用の外側ＮｂＴｉ系コイル４ｂとから構成されている。
【０００６】
尚、この様に高磁場発生用の超電導マグネット装置の最内層にＮｂ３Ａｌ系超電導コイル６を配置し、その外側にＮｂ３ＳｎやＴｉ３Ｓｎ系の超電導コイルを配置する事は、特許文献１に開示されている。
【０００７】
一方、９００ＭＨｚクラス以下のＮＭＲ用マグネット、例えば５００〜８００ＭＨｚクラスのＮＭＲ用マグネットの場合には、その代表例の断面概念図を図４に示している様に、内側から順次、太径線材のＮｂ３Ｓｎ系超電導コイル１、中太線材のＮｂ３Ｓｎ系超電導コイル２、細径線材のＮｂ３Ｓｎ系超電導コイル３、細径線材の２層のＮｂＴｉ系超電導コイル４が配置されており、単位断面積当たりの許容電流値の高い太径線材のＮｂ３Ｓｎ系超電導コイル１が最内側に配置され、前記臨界電流値の高い最内層のＮｂ３Ａｌ系コイル６が省略されて簡略化された構成となっている。
【０００８】
即ち、基本的には、特許文献２に開示されている様に、内側層に高価ではあるが比較的臨界電流値の高いＮｂ３Ｓｎ系超電導コイル１が配置され、外側層に安価ではあるが超電導特性の低いＮｂＴｉ系超電導コイル４が配置された構成となっている。
【０００９】
更に、要求磁場強度の低い超電導マグネット装置の場合、例えば３００〜４００ＭＨｚの場合には、ＮｂＴｉ系超電導コイルのみが使用されている。
【００１０】
【特許文献１】
特開平６−１５８２１２号公報（段落００１９の実施例５及び図４参照）
【特許文献２】
特開平１１−８７１２９号公報（図面及び段落０００２参照）
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
ＮＭＲ用マグネットには、永久電流モードで運転し、その過程における磁場減衰を小さくする事が要求されており、超電導コイル全体の抵抗を１０^−１０Ω以下に抑えなければならない。又、近年需要が高まっているタンパク質の解析等に用いられるＮＭＲでは、安定な磁場が要求され、そのドリフト値は１０Ｈｚ／ｈｒ以下が要求されている。しかしながら、同一構成の超電導マグネット装置であっても、その製品毎に品質が安定せず、マグネットが所定の性能を発揮し得ない事態が頻発していた。
【００１２】
例えば、図７は、前述の図４に示した多層コイル構造の超電導マグネット装置を製造した際の製造された各超電導マグネット装置のドリフト値のバラツキを示したグラフであり、横軸に各超電導マグネット装置の製造ロット番号を示し、縦軸に各超電導マグネット装置のドリフト値（Ｈｚ／ｈｒ）を示している。ドリフト値は、超電導マグネット装置全体の抵抗に関連しており、抵抗値が大きくなる程ドリフト値が大きくなるので、ドリフト値が小さい程、品質の良い超電導マグネット装置と言える。この例では、前述のドリフト値（１０Ｈｚ／ｈｒ以下）を満足しないスペックアウトの不良品が１７ロット中に６つも生じている。この不良品については、不良部分を特定して、その不良部分の取り替えを行う等の煩雑な作業が要求され、製造コストを押し上げる要因にもなっていた。
【００１３】
上記不良品について研究したところ、図４に示した中央の細径線材を用いたＮｂ３Ｓｎ系超電導コイル３（図中、太枠で示したコイル）の抵抗が大きくなっている事が判明し、更に調査研究を行った結果、細径Ｎｂ３Ｓｎ超電導線の熱処理後の工程において、Ｎｂ３Ｓｎ線が力学的ダメージを受け、その性能が低下している事が判明した。
【００１４】
即ち、この部分のＮｂ３Ｓｎ系超電導コイル３では、細径線材同士を接続する際に、熱処理済みの線材のバリアや酸化膜を削り取る工程が不可欠であり、この工程において、細いＮｂ３Ｓｎ系超電導線は、曲がり等の変形を受け易く、力学的なダメージを受けてしまう事が頻発し、このため、一部に不良が生じた結果、一部の超電導コイルのみならず、超電導マグネット装置全体として用を成さない事になっていたのである。
【００１５】
この点を図６の試験結果によって説明する。図６は、超電導線材としてＮｂ３ＳｎとＮｂ３Ａｌとを選択し、その両者に対して加えられた歪みによる超電導特性の変化の状態を示したグラフであり、横軸は超電導線に加えられた歪み（ε，％）を示し、縦軸は４．２Ｋ，１２Ｔ（テスラ）における超電導材料の歪み付与後の臨界電流値と歪み付与前の臨界電流値との比（Ｉｒ）を示している。
【００１６】
同グラフにおいて、○印は、ニオブのパイプ内にアルミニウム棒を挿入し、これを急加熱急冷却してＮｂとＡｌとの界面にＮｂ３Ａｌを生成させたＮｂ３Ａｌ系コイル（ＲＨＱＴＲＩＴＮｂ３Ａｌ）であり、△印は、ニオブ棒の外周面にアルミニウム箔とニオブ箔とを重ねて巻き付け、これを急加熱急冷却してＮｂ箔とＡｌ箔との界面にＮｂ３Ａｌを生成させたＮｂ３Ａｌ系コイル（ＲＨＱＴＪＲＮｂ３Ａｌ）であり、＊印は、ニオブ棒の外周面にアルミニウム箔とニオブ箔とを重ねて巻き付け、これを低温で拡散接合させてＮｂ箔とＡｌ箔との界面にＮｂ３Ａｌを生成させたＮｂ３Ａｌ系コイル（ｌｏｗ−ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅＪＲＮｂ３Ａｌ）であり、＋印は、核融合炉用のＮｂ３Ｓｎ（ＩＴＥＲＮｂ３Ｓｎ）系コイルの実測値を示している。
【００１７】
同図からも明らかな様に、Ｎｂ３Ｓｎ系コイルでは、歪みの発生と共に、その性能は著しく低下し、０．３％歪みでは初期の５５％程度にまで低下している。一方、Ｎｂ３Ａｌ系コイルでは、０．３％歪みでも初期の９７％以上の性能を発揮している。この事から、Ｎｂ３Ｓｎ系超電導線の耐歪み性は低いが、Ｎｂ３Ａｌ系超電導線は、多少の歪みが加えられても、その性能低下は極めて小さく、耐歪み性に優れている事が分かる。
【００１８】
上記試験結果から、ドリフト値を小さく抑えるには、コイルの接続抵抗を小さくすると共に、線材の歪みによって抵抗が発生しない様にする事も重要な要素である事実が判明した。従来の超電導コイルの製造においては、Ｎｂ３Ｓｎ線材の熱処理後において僅かな歪みが加わるだけで、その特性が大きく低下し、マグネットが所定の性能を発揮し得ない事態が頻発していたと言える。
【００１９】
尚、前記特許文献１には、Ｎｂ３Ａｌ線材を用いた超電導マグネット装置が開示されているが、この装置は、Ｎｂ３Ａｌ系超電導線の持つ高い臨界磁場特性を利用するために最内層にＮｂ３Ａｌ系超電導コイルを配置するものであって、その外層に前述の細径Ｎｂ３Ｓｎ系超電導線を用いたコイルを用いているので、上記した細径Ｎｂ３Ｓｎ系超電導線を用いた事による問題点は、そのまま保有している。
【００２０】
一方、最近応用が進んでいる無冷媒型超電導マグネット装置において、直径の大きなステンレス製巻枠にＮｂ３Ｓｎ系超電導線を捲着して超電導マグネットを製作すると、熱処理後の前記巻枠とＮｂ３Ｓｎ系超電導線の熱収縮差によって、超電導コイルに変形が生じ、超電導特性が著しく低下する減少が生じている。
【００２１】
例えば、変形した超電導コイルを用いて励磁試験を行ったところ、要求磁場が僅か０．７Ｔであるにも拘らず０．３Ｔまでしか励磁出来なかった。これも前述したＮｂ３Ｓｎ系超電導線が局部的に歪みを受けた事により、Ｎｂ３Ｓｎ系超電導線の特性が著しく低下した結果と考えられる。
【００２２】
本発明は、係る問題点に鑑み、従来構造の多層型超電導マグネット装置の製造過程に発生する品質のバラツキを解消し、高品質の超電導マグネット装置を安定して製造する事ができる新規な超電導マグネット装置を提供する事を目的とするものである。
【００２３】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記問題点を解決するために成されたものであって、その特徴とするころは、耐歪み性能の低いＮｂ３Ｓｎ系超電導線に代えて、耐歪み性能の高いＮｂ３Ａｌ系超電導線を使用するものである。
【００２４】
本発明の請求項１に記載の超電導マグネット装置は、超電導コイルを同心円状に複数層配置してなる超電導マグネット装置において、前記複数層の内側層にＮｂ３Ｓｎ系超電導コイルを、最外層にＮｂＴｉ系超電導コイルを夫々配置すると共に、中間層にＮｂ３Ａｌ系超電導コイルを配置した事を特徴とするものである。
これにより、耐歪み性の低い細径のＮｂ３Ｓｎ系超電導線を使用する中間層に、耐歪み性の高いＮｂ３Ａｌ系超電導コイルを配置しているので、製作時に捲線時や巻枠との熱膨張係数の相違により超電導線に多少の歪みが生じても、安定した超電導特性を発揮する事が可能となる。
【００２５】
又、請求項２に記載の超電導マグネット装置は、超電導コイルを同心円状に複数層配置してなる超電導マグネット装置において、前記複数層の最内層にＮｂ３Ａｌ系超電導コイルを配置し、その外側層にＮｂ３Ｓｎ系超電導コイルとＮｂ３Ａｌ系超電導コイルとを順次配置すると共に、最外層にＮｂＴｉ系超電導コイルを配置したものである。
この様に、臨界電流値が高いＮｂ３Ａｌ系超電導コイルを最内層にも使用する事により、一層の高磁場用超電導マグネット装置においても、安定した品質の装置の製造を可能となすものである。
【００２６】
又、請求項３に記載の超電導マグネット装置は、超電導コイルを同心円状に複数層配置してなる超電導マグネット装置において、前記複数層の超電導コイルは、Ｎｂ３Ａｌ系超電導コイルとＮｂＴｉ系超電導コイルとを有し、前記Ｎｂ３Ａｌ系超電導コイルは前記ＮｂＴｉ系超電導コイルの内側層に配置されてなるものである。
これにより、磁場強度の高いＮｂ３Ａｌ系超電導コイルを内側に配置し、磁場強度が比較的低く且つ比較的安価なＮｂＴｉ系超電導コイルを外側に配置する様にしているので、超電導マグネット装置の製造コストを低減させる事が期待される。
【００２７】
又、請求項４に記載の超電導マグネット装置は、請求項１〜３のいずれかにおいて、前記ＮｂＴｉ系超電導コイルは、少なくとも２層から形成されているものである。
これにより、設計の自由度と容易化が可能となる。
【００２８】
又、請求項５に記載の超電導マグネット装置は、超電導コイルを同心円状に複数層配置してなる超電導マグネット装置において、前記複数層の超電導コイルの内、巻枠直径が５００ｍｍ以上の超電導コイルの少なくとも１つは、Ｎｂ３Ａｌ系超電導コイルで形成されているものである。
これは、Ｎｂ３Ａｌ系超電導線の高い耐歪み性に鑑み、細径超電導線を用いる事の多い中外層部分にＮｂ３Ａｌ系超電導線を用いる事により、超電導マグネット装置全体のドリフト値の上昇を抑える効果を期待するものである。
【００２９】
【発明の実施の形態】
以下に本発明を、図面及び実施例に基づいて詳細に説明する。図１は、本発明に係る超電導マグネット装置の実施の形態例を示す断面概念図であり、図４に示した従来の７００〜８００ＭＨｚ用超電導マグネット装置に本発明を適用した場合の例を示すものであって、図４との構成の相違点は、図４の細径Ｎｂ３Ｓｎ系超電導コイル３に代えてＮｂ３Ａｌ系超電導コイル５を配置した点である。
【００３０】
即ち、最内層は高磁場のため単位面積当たりの許容電流値が低くなるが、内外層共に同一電流が流れるため、該最内層には、太径のＮｂ３Ｓｎ系超電導線を用いた超電導コイル１が配置され、第２層目には、最内層よりも磁場は低いので、その分線径を細くした中太径のＮｂ３Ｓｎ系超電導線を用いた超電導コイル２が配置され、その外側に、本発明の特徴であるＮｂ３Ａｌ系超電導線を用いた超電導コイル５が配置され、外側層４は、最も磁場が低いので、磁場強度は低いが安価で加工の比較的容易なＮｂＴｉ系超電導線を用いた２層の超電導コイル４ａ，４ｂが配置された構成となしている。
【００３１】
次に、この本発明に係る超電導マグネット装置の特性について、実際の製造例（実施例１）によって説明する。図１に示した構成の超電導マグネット装置を１０台製造し、前記図４の装置と同様に、各装置のドリフト値を測定した。その結果を図２に示す。
【００３２】
図２は、前述の図７に対応するグラフであり、横軸は各装置の製造ロット番号を示し、縦軸は各装置のドリフト値（Ｈｚ／ｈｒ）を示している。同図から明らかな様に、１０台の装置の全てが要求ドリフト値である１０Ｈｚ／ｈｒを満足するのみならず、全てが２Ｈｚ／ｈｒ以下という従来の装置では達成出来なかった極めて低いドリフト値が得られている。
【００３３】
これは、Ｎｂ３Ａｌ系超電導線を用いた事により、耐歪み性が向上した結果、製造過程において同程度の歪みが生じても、超電導コイルとしての特性が低下しなかった事によるものである。
【００３４】
次に、本発明に係る超電導マグネット装置の他の実施の形態例について説明する。この超電導マグネット装置は、その断面概念図である図３に示されている様に、前述の図５に示した従来の高磁場用の超電導マグネット装置と同様に、前記図１の超電導マグネット装置の最内層に前記Ｎｂ３Ａｌ系超電導線で形成した超電導コイル６を配置して、９５０ＭＨｚ以上の高磁場発生用の超電導マグネット装置となしたものである。
【００３５】
この装置においても、中間部に位置する超電導コイルに、耐歪み性を有するＮｂ３Ａｌ系超電導線を用いたＮｂ３Ａｌ系超電導コイル５を配置しているので、図１で説明した様に安定した高磁場発生用の超電導マグネット装置を製造する事が可能となる。
【００３６】
次に、本発明に係る超電導マグネット装置の他の実施の形態例について説明する。最近は、冷媒として液体ヘリウムを用いる事なく冷凍機を用いて液体ヘリウム温度まで冷却する無冷媒型超電導マグネット装置が普及しつつある。この場合には、一般には前述の比較的低磁場発生用の超電導コイル構成である内層側Ｎｂ３Ｓｎ系超電導コイルと外層側ＮｂＴｉ系超電導コイルとの組み合わせが採用されている。
【００３７】
例えば、磁気分離用の超電導マグネット装置の場合には、要求磁場強度はさほど高くはないが、頻繁に励磁と消磁とが繰り返されるため、交流ロスによる発熱が生じ、マグネットが昇温傾向にある。そこで、この発熱を前記冷凍機によって補償すると共に、ＮｂＴｉ系超電導コイルよりも臨界温度が高いというＮｂ３Ｓｎ系超電導線の特性を生かすべく、該無冷媒型超電導マグネット装置の内層側にＮｂ３Ｓｎ系超電導コイルが配置されている。
【００３８】
そこで、係る比較的低磁場発生用のマグネット装置における前記Ｎｂ３Ｓｎ系超電導コイルに代えて、前記超電導特性に優れたＮｂ３Ａｌ系超電導コイルを使用すれば、装置の高磁場化に対応できるのみならず、Ｎｂ３Ａｌ系超電導線が耐歪み性に優れている事から、製品品質も安定化も図る事が可能となる。
【００３９】
尚、上記説明では、内側層にＮｂ３Ａｌ系超電導コイルを配置し、その外側層にＮｂＴｉ系超電導コイルを配置した２層構造について説明したが、これらの中間層に他の超電導コイル、例えばＮｂ３Ｓｎ系超電導コイルや酸化物系超電導コイルを配置する事も可能であり、又、冷却システムも前記冷凍機を用いる無冷媒方式の他、従来の液体ヘリウムを用いる方式も採用可能である事はいうまでもない。
【００４０】
次に、本発明に係る超電導マグネット装置の他の実施の形態例について説明する。前記Ｎｂ３Ｓｎ系超電導コイルを使用する超電導マグネット装置において、前記Ｎｂ３Ｓｎ系超電導コイルを捲着する巻枠のボア径が大きな場合には、Ｎｂ３Ｓｎ系超電導線の耐歪み性の低さに起因する問題が生じている。
【００４１】
例えば、Ｎｂ３Ｓｎ系超電導線を、捲着胴径が９００ｍｍのステンレス製巻枠に捲着し、その外側にＮｂＴｉ系超電導コイルを配置した構成の磁気分離用超電導マグネット装置の場合には、熱処理後のステンレス製巻枠とＮｂ３Ｓｎとの熱収縮差によって、Ｎｂ３Ｓｎ線材の一部がこぶ状に盛り上がり、ここに大きな歪みが生じて超電導特性を著しく低下させる問題が生じる場合がある。
【００４２】
実際の例において、要求磁場は僅か０．７Ｔの磁気分離用の低磁場超電導マグネット装置であり、理論的にはＮｂＴｉ系超電導コイルのみでも達成可能な磁場レベルであったが、実際に励磁試験を行ったところ、０．３Ｔ程度にしか上がらなかったという例もある。
【００４３】
そこで、実施例２として上記Ｎｂ３Ｓｎ系超電導コイルに代わって耐歪み性の高い前記Ｎｂ３Ａｌ系超電導線を用いた超電導マグネット装置、即ち、内側層にＮｂ３Ａｌ系超電導コイルを配置し外側層に前記ＮｂＴｉ系超電導コイルを配置した装置を製作して励磁試験を行ったところ、問題なく定格磁場の０．７Ｔに達した。
【００４４】
磁気分離のための励磁，消磁の繰り返し試験では、マグネットの温度が８．７Ｋまで上昇したが、Ｎｂ３Ａｌ系超電導線の高い臨界温度のため、装置の性能低下を生じる事なく、安定した正常動作が継続された。尚、Ｎｂ３Ａｌ系超電導コイルは、Ｎｂ３Ａｌ系線材を一旦熱処理して、その後に巻枠に捲着させる所謂リアクトアンドワインド法で製作されたものである。
【００４５】
これにより、ボア系が大きな超電導コイルにおいても、その製造工程において、超電導線の巻枠と線材との熱収縮差により線材に歪みが生じても、超電導特性を大きく低下させる事なく安定した超電導マグネット装置を製造する事が可能となる。
【００４６】
即ち、Ｎｂ３Ａｌ系超電導線を用いた超電導コイルは耐歪み性が高いので、ボア径の大きな巻枠に捲着した場合でも、熱処理による捲着線材と巻枠との熱収縮率の差によって生じる捲着線材の歪みに起因する超電導特性の低下を最小限に抑える事が可能である。この効果は、巻枠の径が大きいほど顕著になるが、巻枠直径（捲着胴部直径）が５００ｍｍより小さいと、従来のＮｂ３Ｓｎ系超電導コイルでも使用可能である。従って、本発明では、５００ｍｍ以上の巻枠直径を有する超電導コイルをＮｂ３Ａｌ系超電導コイルとするものである。この場合には、その内側層にＮｂ３Ｓｎ系超電導コイルを配置し、その外側層にＮｂＴｉ系超電導コイルを配置してもよい事は言うまでもない。又、その他の線材で形成した超電導コイルを配置してもよい事は言うまでもない。
【００４７】
以上の説明からも明らかな通り、本発明は、Ｎｂ３Ａｌ系超電導線は、Ｎｂ３Ｓｎ系超電導線に比して耐歪み性に優れているとの知見に基づいて構成されたものであるので、上記した実施例に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載した思想の範囲内において、種々の変形例が存在する事はいうまでもない。
【００４８】
特に、Ｎｂ３Ａｌ系超電導線の線径については、その配置位置に応じて適宜決定すれば良く、一般に内側層に配置されるほど太い線径が選択される事は前述の通りである。
【００４９】
又、超電導コイルの冷却手段も、液体ヘリウムを用いる方式でも、冷凍機を用いる無冷媒方式であっても良いが、前記請求項３及び請求項５に記載した発明には、冷凍機を用いる無冷媒方式が好ましい。
【００５０】
更に、各請求項に記載した発明において、使用する超電導線としては、各請求項に記載した線材の他、酸化物系超電導線を含めて、適宜装入配置する事も可能である。
【００５１】
例えば、請求項１の発明においては、内側層のＮｂ３Ｓｎ系超電導コイルと中間層のＮｂ３Ａｌ系超電導コイルとの間、又は該Ｎｂ３Ａｌ系超電導コイルと外側層のＮｂＴｉ系超電導コイルとの間に他の合金系或いは酸化物系の超電導コイルを、目的に応じて適宜配置する事は可能であり、本発明は、これらの他の合金系或いは酸化物系の超電導線との組み合わせ使用を排除するものではない。
【００５２】
【発明の効果】
以上詳述した如く、上記実施の形態例によれば、従来の細径Ｎｂ３Ｓｎ系超電導線を用いていた部分を耐歪み性の優れたＮｂ３Ａｌ系超電導線に置き換えているので、従来のＮｂ３Ｓｎ系超電導線の製作時に不可避的に生じる加工歪みによる超電導マグネットの性能低下の問題が無くなり、安定した高品質の超電導マグネット装置を提供する事が可能となる。
【００５３】
又、上記他の実施の形態例によると、中間層にＮｂ３Ａｌ系超電導コイルを配置しているので、上記第１の発明の効果が期待されると共に、最内層にも臨界電流値の高いＮｂ３Ａｌ系超電導コイルを配置しているので、高磁場発生用の超電導マグネット装置についても、安定した高品質の装置を製造する事が可能となる。
【００５４】
又、上記他の実施の形態例によると、比較的安価で且つ磁場強度の比較的低いＮｂＴｉ系超電導コイルを用いる超電導マグネット装置において、該ＮｂＴｉ系超電導コイルの内側層に、耐歪み性に優れ且つ臨界温度の高いＮｂ３Ａｌ系超電導コイルを配置した構成を採用しているので、ＮｂＴｉ系超電導コイルを採用しつつも比較的高い磁場を発生させる超電導マグネット装置を安価で且つ安定した品質で製造する事が可能となり、特に、励磁，消磁を繰り返す様な使用の場合には、Ｎｂ３Ａｌ系超電導線の高い臨界温度のため、安定して長期間にわたる励磁，消磁の繰り返しが可能になる。
【００５５】
又、上記他の実施の形態例によると、巻枠直径が５００ｍｍ以上の超電導コイルの少なくとも１つを、耐歪み性に優れたＮｂ３Ａｌ系超電導コイルで形成しているので、細径超電導線を用いる事の多い中外層部分を、品質の安定したＮｂ３Ａｌ系超電導コイルに置き換える事が可能となり、超電導マグネット装置全体のドリフト値の上昇を抑え且つ製作時の歪みによる性能低下も抑えられ、全体として高品質の装置の提供が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る超電導マグネット装置の実施の形態例を示す断面概念図である。
【図２】図１における超電導マグネット装置の実製品のドリフト値を示すグラフである。
【図３】本発明に係る超電導マグネット装置の他の実施の形態例の断面概念図である。
【図４】従来の超電導マグネット装置の一例を示す断面概念図である。
【図５】従来の超電導マグネット装置の他の例を示す断面概念図である。
【図６】図６は、Ｎｂ３Ａｌ系超電導線とＮｂ３Ｓｎ系超電導線の歪みによる性能低下の関係を示すグラフである。
【図７】図４における従来の超電導マグネット装置の実製造品のドリフト値を示すグラフである。
【符号の説明】
１Ｎｂ３Ｓｎ系超電導コイル
２Ｎｂ３Ｓｎ系超電導コイル
３Ｎｂ３Ｓｎ系超電導コイル
４ＮｂＴｉ系超電導コイル
４ａ内側ＮｂＴｉ系超電導コイル
４ｂ外側ＮｂＴｉ系超電導コイル
５Ｎｂ３Ａｌ系超電導コイル
６Ｎｂ３Ａｌ系超電導コイル

Claims

超電導コイルを同心円状に複数層配置してなる超電導マグネット装置において、
前記複数層の内側層にＮｂ３Ｓｎ系超電導コイル（１）を、最外層にＮｂＴｉ系超電導コイル（４）を夫々配置すると共に、中間層にＮｂ３Ａｌ系超電導コイル（５）を配置した事を特徴とする超電導マグネット装置。
超電導コイルを同心円状に複数層配置してなる超電導マグネット装置において、
前記複数層の最内層にＮｂ３Ａｌ系超電導コイル（６）を配置し、その外側層にＮｂ３Ｓｎ系超電導コイル（１）とＮｂ３Ａｌ系超電導コイル（５）とを順次配置すると共に、最外層にＮｂＴｉ系超電導コイル（４）を配置した事を特徴とする超電導マグネット装置。
超電導コイルを同心円状に複数層配置してなる超電導マグネット装置において、
前記複数層の超電導コイルは、Ｎｂ３Ａｌ系超電導コイル（５，６）とＮｂＴｉ系超電導コイル（４）とを有し、前記Ｎｂ３Ａｌ系超電導コイル（５，６）は前記ＮｂＴｉ系超電導コイル（４）の内側層に配置されてなる事を特徴とする超電導マグネット装置。
前記ＮｂＴｉ系超電導コイル（４）は、少なくとも２層（４ａ，４ｂ）から形成されている請求項１乃至３のいずれかに記載の超電導マグネット装置。
超電導コイルを同心円状に複数層配置してなる超電導マグネット装置において、
前記複数層の超電導コイルの内、巻枠直径が５００ｍｍ以上の超電導コイルの少なくとも１つは、Ｎｂ３Ａｌ系超電導コイル（５）で形成されている事を特徴とする超電導マグネット装置。