JP2012009174A - 酸化物超電導ケーブル - Google Patents
酸化物超電導ケーブル Download PDFInfo
- Publication number
- JP2012009174A JP2012009174A JP2010141769A JP2010141769A JP2012009174A JP 2012009174 A JP2012009174 A JP 2012009174A JP 2010141769 A JP2010141769 A JP 2010141769A JP 2010141769 A JP2010141769 A JP 2010141769A JP 2012009174 A JP2012009174 A JP 2012009174A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- tape
- oxide superconducting
- oxide
- superconducting cable
- conductor
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Withdrawn
Links
- 239000004020 conductor Substances 0.000 claims abstract description 52
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims abstract description 45
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims abstract description 45
- 239000000463 material Substances 0.000 claims abstract description 33
- 230000004888 barrier function Effects 0.000 claims abstract description 32
- BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N Silver Chemical compound [Ag] BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 29
- 229910052709 silver Inorganic materials 0.000 claims abstract description 29
- 239000004332 silver Substances 0.000 claims abstract description 29
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims abstract description 27
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 claims abstract description 10
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 27
- 239000002887 superconductor Substances 0.000 claims description 20
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 claims description 18
- 239000002131 composite material Substances 0.000 claims description 17
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 claims description 15
- 239000000956 alloy Substances 0.000 claims description 15
- 229910001316 Ag alloy Inorganic materials 0.000 claims description 11
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims description 7
- 238000005524 ceramic coating Methods 0.000 claims description 6
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 claims description 6
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 229910052749 magnesium Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 229910052726 zirconium Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 229910052684 Cerium Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 229910052688 Gadolinium Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 239000011888 foil Substances 0.000 claims description 3
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 229910052727 yttrium Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 claims description 2
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 claims description 2
- 238000000576 coating method Methods 0.000 claims description 2
- 239000003507 refrigerant Substances 0.000 abstract description 10
- 238000004804 winding Methods 0.000 abstract description 2
- 239000000835 fiber Substances 0.000 description 14
- PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N aluminium oxide Inorganic materials [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3] PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 7
- 229910001120 nichrome Inorganic materials 0.000 description 6
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 6
- 229910001220 stainless steel Inorganic materials 0.000 description 6
- 239000010935 stainless steel Substances 0.000 description 6
- VNNRSPGTAMTISX-UHFFFAOYSA-N chromium nickel Chemical compound [Cr].[Ni] VNNRSPGTAMTISX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 238000011109 contamination Methods 0.000 description 4
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 4
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 4
- 230000005856 abnormality Effects 0.000 description 3
- 239000000654 additive Substances 0.000 description 3
- 230000000996 additive effect Effects 0.000 description 3
- 239000011230 binding agent Substances 0.000 description 3
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 3
- 239000004744 fabric Substances 0.000 description 3
- 230000004927 fusion Effects 0.000 description 3
- 230000000717 retained effect Effects 0.000 description 3
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 3
- 229910018072 Al 2 O 3 Inorganic materials 0.000 description 2
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 2
- 238000010304 firing Methods 0.000 description 2
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 2
- 238000005086 pumping Methods 0.000 description 2
- HNNQYHFROJDYHQ-UHFFFAOYSA-N 3-(4-ethylcyclohexyl)propanoic acid 3-(3-ethylcyclopentyl)propanoic acid Chemical compound CCC1CCC(CCC(O)=O)C1.CCC1CCC(CCC(O)=O)CC1 HNNQYHFROJDYHQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910015902 Bi 2 O 3 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910004247 CaCu Inorganic materials 0.000 description 1
- 229920000049 Carbon (fiber) Polymers 0.000 description 1
- QIGBRXMKCJKVMJ-UHFFFAOYSA-N Hydroquinone Chemical compound OC1=CC=C(O)C=C1 QIGBRXMKCJKVMJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910004298 SiO 2 Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002253 acid Substances 0.000 description 1
- NIXOWILDQLNWCW-UHFFFAOYSA-N acrylic acid group Chemical group C(C=C)(=O)O NIXOWILDQLNWCW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000002411 adverse Effects 0.000 description 1
- 229910052787 antimony Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910000963 austenitic stainless steel Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 1
- 239000004917 carbon fiber Substances 0.000 description 1
- 229910052804 chromium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000470 constituent Substances 0.000 description 1
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 description 1
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 description 1
- 238000002425 crystallisation Methods 0.000 description 1
- 230000008025 crystallization Effects 0.000 description 1
- 238000005137 deposition process Methods 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 229910052737 gold Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910001026 inconel Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000009940 knitting Methods 0.000 description 1
- 230000014759 maintenance of location Effects 0.000 description 1
- 229910052748 manganese Inorganic materials 0.000 description 1
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical compound C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000011812 mixed powder Substances 0.000 description 1
- 125000002347 octyl group Chemical group [H]C([*])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])[H] 0.000 description 1
- 150000002894 organic compounds Chemical class 0.000 description 1
- 229910052763 palladium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 1
- 239000012266 salt solution Substances 0.000 description 1
- 238000003860 storage Methods 0.000 description 1
- 238000005728 strengthening Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E40/00—Technologies for an efficient electrical power generation, transmission or distribution
- Y02E40/60—Superconducting electric elements or equipment; Power systems integrating superconducting elements or equipment
Landscapes
- Inorganic Compounds Of Heavy Metals (AREA)
- Superconductors And Manufacturing Methods Therefor (AREA)
Abstract
【課題】処理時の金属管からの元素汚染を防ぎ、かつ、熱処理後もその形状を保持することができるCIC導体を提供する。
【解決手段】酸化物超電導ケーブル10は、銀又は銀マトリックス1中に多数本の酸化物超電導フィラメント2を配置した多芯構造の超電導線3の3本を撚り合わせて形成した撚線導体の外周をテープ状のバリア材4で巻回し、これを金属管5内に収容して形成される。
金属管5と撚線導体との間の空隙6,7内に酸化物超電導フィラメント2を臨界温度以下に保持するための冷媒が圧送される。
【選択図】図1
【解決手段】酸化物超電導ケーブル10は、銀又は銀マトリックス1中に多数本の酸化物超電導フィラメント2を配置した多芯構造の超電導線3の3本を撚り合わせて形成した撚線導体の外周をテープ状のバリア材4で巻回し、これを金属管5内に収容して形成される。
金属管5と撚線導体との間の空隙6,7内に酸化物超電導フィラメント2を臨界温度以下に保持するための冷媒が圧送される。
【選択図】図1
Description
本発明は酸化物超電導ケーブルに係り、特に、大容量及び大容量の通電によって強大な電磁力が加わる電力貯蔵(SMES)、送電ケーブル、変圧器、限流器をはじめとする電力機器、及び高エネルギー物理、核融合用のコイル等の大電流超電導機器に用いる強制冷却型の酸化物超電導ケーブル及びその製造方法に関する。
核融合炉等の大電流で運転する超電導機器は、運転時に超電導導体が超電導状態となるように導体を冷却する必要があり、超電導ケーブルが使用される。このような超電導ケーブルは、大容量を必要とする上、超電導機器の運転時に発生する強大な電磁力に耐えうる強度を有することが必要である。
このような超電導ケーブルの大容量化のためには、マトリックス中に多数の超電導フィラメントを配置した多芯構造の超電導線の複数本を撚り合わせ、また、機械的強度の向上のために、この撚線集合化導体をステンレス管の中に挿入した構造のケーブル・イン・コンジット導体(CIC導体)構造が採用されており、ステンレス管内に冷媒を圧送することにより超電導線材を冷却する。
上記の多芯構造の超電導線は、一般に、銀シース法により製造されている。この方法は、例えば、銀又は銀合金シース内にBi系(2212)酸化物超電導導体(Bi:Sr:Ca:Cu=2:2:1:2のモル比)又はBi系(2223)酸化物超電導導体(Bi:Sr:Ca:Cu=2:2:2:3のモル比)を構成する原料粉末を充填し、これに縮径加工を施してシングル線を製造し、このシングル線の複数本をさらに銀又は銀合金シース内に充填した後、これに縮径加工を施して一次マルチ線を製造し、必要に応じてこの工程を繰り返して所定本数のフィラメントを有する二次マルチ線を製造した後、超電導体生成の熱処理を施して銀又は銀合金マトリックス中に多数の超電導フィラメントを形成するものである。
以上の銀シース法により製造された多芯構造の超電導線を用いてCIC導体を製造する場合、設計上、線材に要求される超電導電流は数キロ〜数十キロアンペアに達するため、線材を集合化する必要があり、このため、多芯構造の銀シース線材の複数本を撚り合せて撚線導体を形成し、ステンレス等からなる金属管内に収容した後に超電導体生成の熱処理が施される。
この理由は、超電導フィラメント、即ち、熱処理後の銀シース線材は可撓性が著しく小さいため、撚線加工は勿論のこと、歪みが大きく加わるような加工(コイル巻き加工)を施すと超電導特性が低下し、又は超電導フィラメントさらには銀シース線材が破断してしまうため、熱処理前に撚線加工やコイル巻き加工を行う必要があることに因る。
上記の超電導体生成の熱処理を施す際に、ステンレス管と銀シース線材(撚線導体)が直接接触していると、ステンレス鋼からFe、Ni、Cr等の元素が銀シース線材内部に拡散し、超電導フィラメントに悪影響を及ぼし、超電導特性を著しく劣化させるという問題がある。
金属管からの金属管を構成する元素の拡散を防止する方法として、(イ)撚線導体の周囲に、カイノール系、アクリル系、ピッチ系等の炭素繊維あるいはSiC系等のセラミックス繊維を巻回する方法(例えば、特許文献1参照。)、(ロ)撚線導体の外側に、アルミナ長繊維からなるクロスやアルミナ長繊維をスリーブ状に編み加工した酸化物長繊維を被覆する方法(例えば、特許文献2参照。)又は(ハ)撚線導体の外側に、セラミクス粉末と有機物バインダーにより構成されたぺーパ−を使用する方法等が考えられる。
しかしながら、上記(イ)のセラミックス繊維を撚線導体の周囲に巻回する方法は、多芯構造の銀シース線材の複数本を撚り合わせ、超電導体生成の熱処理を行った後にセラミックス繊維を撚線導体の周囲に巻回することが必要であり、撚線導体を金属管内に収容した後に超電導体生成の熱処理を施す必要があるCIC導体には採用することはできない。
また、上記(ロ)の撚線導体の外側にアルミナ長繊維からなるクロスやスリーブを被覆する方法は、アルミナ長繊維が、通常Al2O3以外にSiO2をSi濃度で15〜30%程度含み、このSiが超電導体中に拡散して超電導特性が劣化する恐れがある上、アルミナ長繊維により構成されたクロスやスリーブを使用すると冷媒を圧送するときの抵抗が大きくなり、金属管内に冷媒を圧送することができなくなる場合や高圧にする必要が生じ、圧送コストが大きくなる。また、熱処理により脆くなったセラミックスが砕けて金属管内の隙間に詰まり、金属管内に冷媒を圧送することができなくなるという問題がある。この点は上記(イ)のセラミックス長繊維を用いた場合も同様である。
さらに、上記(ハ)の撚線導体の外側にセラミックス粉末と有機物バインダーにより構成されたペーパ−を使用する方法では、熱処理時に分解した有機物バインダーが酸化物超電導線材に拡散し、超電導特性を劣化させる上、熱処理後のセラミックスペーパーは非常に脆くなっており、形状を保持することができずに粉末となるため、金属管内に冷媒を圧送すると破片や粉末が管内に詰まってしまい、冷媒を流すことができなくなるという問題があるため、いずれの方法も採用することに難点を有する。
本発明は、上記問題を解決するためになされたもので、CIC導体における超電導体生成の熱処理時における撚線導体中の超電導フィラメントへの外部からの元素汚染を防止し、かつ、その熱処理後においてもその形状を保持することができるバリア材を用いることにより、円滑に金属管内に冷媒を圧送することが可能となるCIC導体及びその製造方法を提供することをその目的とする。
以上の目的を達成するために、本発明の酸化物超電導ケーブルは、金属管内に、銀又は銀合金マトリックス中に多数本のBi系酸化物超電導フィラメントを配置した多芯構造の超電導線の複数本を撚り合せた撚線導体を収容したケーブル・イン・コンジット導体において、超電導フィラメントの超電導体生成の熱処理温度において、金属管を構成する元素の拡散を防止し、かつ形状保持機能を保持することができるテープ状のバリア材により撚線導体を包囲するようにしたものである。
以上の発明において、テープ状のバリア材は、超電導フィラメントの超電導体生成の熱処理温度において、耐熱性及び耐酸化性を備えた金属箔により構成することができ、例えば、ニクロム80、60、40等のFeを含まない耐熱性および耐酸化性の優れた金属あるいは合金を用いることができる。
また、テープ状のバリア材として、金属テープの片面又は両面にセラミックス被膜を設けた複合テープを用いることもできる。この場合に、テープ状のバリア材は、撚線導体側にセラミックス被膜が配置されるように撚線導体を包囲することが望ましい。
以上のバリア材は、金属管からの元素汚染を防止するために、酸化物超電導線材を包むように、例えば、撚線導体の外側に巻回するか、あるいは縦添えして配置することができる。
上記のバリア材として用いられる複合テープとしては、Ni基合金等の耐熱性および耐酸化性の優れた金属あるいは合金のテープ上にセラミックス被膜を設けたものを用いることができ、このセラミックス被膜は、例えば、MOD法により形成することができる。
Ni基合金テープ上のMOD法により形成された酸化物被膜としては、Re系酸化物(ここで、Re=Zr、Mg、Ti、Al、Y、Ce、Gd又はNdを示す。)のいずれか1種以上からなる酸化物被膜を用いることができる。
この場合のセラミックス被膜の厚さは、0.0001mm〜0.003mmの範囲内であることが好ましい。セラミックス被膜の厚さが0.0001mmよりも薄いと、例えば、Ni基合金中のFe等の元素が超電導線内に拡散して超電導特性が劣化し、厚さが0.003mmを超えると複合テープを撚線導体に巻き付ける際にセラミックス被膜の破壊や剥離を生じ、バリア層として機能しなくなる恐れを生ずるためである。
以上のテープ状のバリア材の厚さは0.005mmから0.1mmの範囲内であることが好ましい。この理由は、バリア材の厚さが0.005mm未満であると、金属管からの元素汚染を防止することが困難となり、また、機械的強度が小さいために破断してバリア材としての機能を果たすことが困難となるためである。また、厚さが0.1mmを超えると小径に曲げることができず、撚線導体に巻き付けることか不可能となる恐れがある。
以上述べた本発明の酸化物超電導ケーブルは、銀又は銀合金マトリックス中に多数本のBi系酸化物超電導体の構成元素をフィラメント状に配置した多芯構造の線材の複数本を撚り合せて撚線導体を形成し、この撚線導体を超電導体生成の熱処理温度において拡散防止機能及び形状保持機能を有する金属箔又は金属テープの片面あるいは両面にMOD法により形成された酸化物被膜を設けた複合テープからなるバリア材により包囲した後、金属管内に収容し、次いで、超電導体生成の熱処理を施すことにより、容易に製造することができる。
この場合におけるテープ状のバリア材の種類、構造、厚さ、形成方法及びその配置については、前述したとおりである。
本発明の酸化物超電導ケーブルは、CIC導体において、超電導フィラメントの超電導体生成の熱処理温度において、金属管を構成する元素の拡散を防止し、かつ形状保持機能を保持することができるテープ状のバリア材により撚線導体を包囲することにより、熱処理時の金属管からの元素汚染を防ぎ、かつ、熱処理後もその形状を保持することができることにより、円滑に金属管内に冷媒を圧送することが可能となる。
以下、本発明の実施の形態について説明する。
図1は、本発明の酸化物超電導ケーブル10の一実施例の軸方向に垂直な断面図を示したもので、酸化物超電導ケーブル10は、銀又は銀マトリックス1中に多数本の酸化物超電導フィラメント2を配置した多芯構造の超電導線3の3本を撚り合わせて形成した撚線導体の外周をテープ状のバリア材4で巻回し、これを金属管5内に収容したものである。金属管5と撚線導体との間の空隙6,7内に酸化物超電導フィラメント2を臨界温度以下に保持するための冷媒が圧送される。
図2は、テープ状のバリア材4の一実施例の斜視図を示したものであり、テープ状のバリア材4は、Ni基合金等からなる金属テープ11の片面にセラミックス被膜12を設けた複合テープにより構成されている。
図3は、テープ状のバリア材4´の他の実施例の斜視図を示したものであり、テープ状のバリア材4´は、Ni基合金等からなる金属テープ11の両面にセラミックス被膜13、14を設けた複合テープにより構成されている。
図1に示すように、多芯構造の超電導線3は、断面丸形であることが望ましい。断面形状が丸形であることにより、必要な素線を撚線集合化することにより必要な容量の導体を構成することが可能となる。線材の断面形状が平角形状やテープ形状であると、撚線集合化することが困難であり、必要な容量を有する撚線導体を構成することが困難となる。
酸化物超電導ケーブル10の最外層に配置される金属管は、高強度を有し、かつ、高い耐熱性を有していることが望ましく、例えば、ステンレス合金、インコネル等を使用することができる。強度が小さいと、酸化物超電導ケーブルをコイル化した際の強大な電磁力に耐えることができず、さらに耐熱牲が低いと、酸化物超電導ケーブルの製造工程である超電導体生成の熱処理により、金属管が酸化してその強度が著しく低下するという問題を生ずる。
本発明で用いられる多芯構造の超電導線は、銀又は銀マトリックス中に多数本のBi系酸化物超電導フィラメントを配置した多芯構造の線材である。このBi系酸化物超電導フィラメントは、Bi2 Sr2 CaCu2 Ox(Bi−2212)あるいはBi2 Sr2 Ca2 Cu3 Oy(Bi−2223)により形成される。超電導線の線材径及びフィラメント数は撚線加工ができる限り、任意に選択することができる。線材のシース材料は、純銀あるいは銀合金で、機械強度が必要な場合は強化銀を用いることが望ましい。この強化銀としては、Bi系超電導体を生成させるための焼成温度に耐える耐熱性及び耐酸化腐食性を有する材料であることが必要であり、高純度銀にAl、Mg、Mn、Sb、Ni、Zr、Au、Pdから選択された1種以上の元素を添加した銀合金を用いることができる。この場合の銀合金の添加元素量は、0.02〜1.0wt%であることが好ましい。添加元素量が1.0wt%を越えると合金の伸び量が極端に低下して割れや断線が生じ、また、添加元素量が0.02wt%未満では、添加による強化の効果が認められないためである。
Bi系(2212)多芯構造の超電導線を用いて酸化物超電導ケーブルを製造する場合の超電導体結晶化熱処理は、酸素雰囲気中で880℃以上(最高到達温度890℃)で長時間施される。この過酷な熱処理条件下でその形状を保持することができるのは、酸化物に限られる。
以上の理由から、本発明においては、前述のRe系酸化物が金属テープの表面に形成され、金属テープの表面に緻密な酸化物被膜を形成することができる。
上記の酸化物被膜(Re系酸化物)は、有機金属塩溶液を用いるMOD法(Metal Organic Deposition Processes:金属有機酸塩堆積法)により形成することができる。この方法は、金属成分の有機化合物を均一に溶解した溶液を線材表面に塗布した後、これに300〜500℃の温度で短時間の乾燥熱処理を施して熱分解させることにより線材表面に酸化物の緻密な薄膜を形成するもので、1回の工程で形成できる膜厚は1μm以下と小さいが、この工程を繰返すことにより、所望の膜厚を有する緻密な絶縁被膜を得ることができる。
以下、本発明の実施例について説明する。
実施例1
外径φ26mm、内径φ22mmの純銀パイプ中に、Bi2 O3 、SrCO3、CaCO3 及びCuOの各粉末を、Bi:Sr:Ca:Cu=2:2:1:2の元素数比で配合した混合粉末を充填し、これに縮径加工を施して対辺間距離2.5mmの断面正六角形のシングル線を製造した。
外径φ26mm、内径φ22mmの純銀パイプ中に、Bi2 O3 、SrCO3、CaCO3 及びCuOの各粉末を、Bi:Sr:Ca:Cu=2:2:1:2の元素数比で配合した混合粉末を充填し、これに縮径加工を施して対辺間距離2.5mmの断面正六角形のシングル線を製造した。
このシングル線の61本を、その側面を当接して再度外径φ26mm、内径φ24mmの純銀パイプ中に収容して縮径加工を施して対辺間距離7.3mmの断面正六角形の一次マルチ線を製造した。
この一次マルチ線の7本を束ね、外径φ26mm、内径φ23mmの銀合金パイプ中に収容した後、縮径加工を施して外径φ0.8mmの多芯構造の丸線材を製造した。
上記の丸線材の3本を撚りピッチ45mmで撚り合わせて長さ50cmの撚線を製造した後、その外周をNiCr合金テープ上にCeO2酸化物被膜を形成した複合テープ(バリア材)を用いて酸化物被膜を内側にしてスパイラル状に巻回し、次いで、これを厚さ1.0mm、内径φ6.0mmのステンレス鋼管(SUS310S:オーステナイト系ステンレス鋼)内部に収容した。
次いで酸素雰囲気中で最高温度850℃で120時間焼成して酸化物超電導ケーブルを製造した。
上記の丸線材の3本を撚りピッチ45mmで撚り合わせて長さ50cmの撚線を製造した後、その外周をNiCr合金テープ上にCeO2酸化物被膜を形成した複合テープ(バリア材)を用いて酸化物被膜を内側にしてスパイラル状に巻回し、次いで、これを厚さ1.0mm、内径φ6.0mmのステンレス鋼管(SUS310S:オーステナイト系ステンレス鋼)内部に収容した。
次いで酸素雰囲気中で最高温度850℃で120時間焼成して酸化物超電導ケーブルを製造した。
上記の複合テープは、厚さ0.05mmのNiCr合金テープ上に、濃度1.0mol/Lのナフテン酸溶液を用いて、MOD法により厚さ0.005mmのCeO2酸化物被膜を形成したものである。
以上のようにして製造した酸化物超電導ケーブルの臨界電流値(Ic)を4.2K、0Tで測定した結果、1480Aの値を示した。
また、この酸化物超電導ケーブルを解体して調査した結果、複合テープはその形状を保持しており、酸化物被膜の剥離等の異常は認められなかった。
実施例2
実施例1と同一のNiCr合金テープ上にCeO2酸化物被膜を形成した複合テープを用いて、酸化物被膜を内側にして撚線の外周に縦添えした他は実施例1と同様の方法により酸化物超電導ケーブルを製造した。
実施例1と同一のNiCr合金テープ上にCeO2酸化物被膜を形成した複合テープを用いて、酸化物被膜を内側にして撚線の外周に縦添えした他は実施例1と同様の方法により酸化物超電導ケーブルを製造した。
以上のようにして製造した酸化物超電導ケーブルの臨界電流値(Ic)を4.2K、0Tで測定した結果、1450Aの値を示した。
また、この酸化物超電導ケーブルを解体して調査した結果、複合テープはその形状を保持しており、酸化物被膜の剥離等の異常は認められなかった。
実施例3
厚さ0.3mmのNiCr合金テープ上に、濃度1.0mol/Lのオクチル酸溶液を用いて、MOD法により厚さ0.005mmのAl2O3酸化物被膜を形成して複合テープを製造した他は実施例1と同様の方法により酸化物超電導ケーブルを製造した。
厚さ0.3mmのNiCr合金テープ上に、濃度1.0mol/Lのオクチル酸溶液を用いて、MOD法により厚さ0.005mmのAl2O3酸化物被膜を形成して複合テープを製造した他は実施例1と同様の方法により酸化物超電導ケーブルを製造した。
以上のようにして製造した酸化物超電導ケーブルの臨界電流値(Ic)を4.2K、0Tで測定した結果、1460Aの値を示した。
また、この酸化物超電導ケーブルを解体して調査した結果、複合テープはその形状を保持しており、酸化物被膜の剥離等の異常は認められなかった。
比較例1
複合テープ(バリア材)を用いずに、他は実施例1と同様の方法により酸化物超電導ケーブルを製造した。
複合テープ(バリア材)を用いずに、他は実施例1と同様の方法により酸化物超電導ケーブルを製造した。
以上のようにして製造した酸化物超電導ケーブルの臨界電流値(Ic)を4.2K、0Tで測定した結果、890Aの値を示した。
比較例2
バリア材として複合テープに代えてアルミナ長繊維からなるスリーブを用いた他は
実施例1と同様の方法により酸化物超電導ケーブルを製造した。
バリア材として複合テープに代えてアルミナ長繊維からなるスリーブを用いた他は
実施例1と同様の方法により酸化物超電導ケーブルを製造した。
以上のようにして製造した酸化物超電導ケーブルの臨界電流値(Ic)を4.2K、0Tで測定した結果、1450Aの値を示した。
また、この酸化物超電導ケーブルを解体して調査した結果、アルミナ長繊維からなるスリーブは、脆性破壊し、その形状を保持することはできなかった。
比較例3
バリア材として複合テープに代えて撚線の外周にSiC系のセラミックス繊維を巻回した他は実施例1と同様の方法により酸化物超電導ケーブルを製造した。
バリア材として複合テープに代えて撚線の外周にSiC系のセラミックス繊維を巻回した他は実施例1と同様の方法により酸化物超電導ケーブルを製造した。
以上のようにして製造した酸化物超電導ケーブルの臨界電流値(Ic)を4.2K、0Tで測定した結果、1410Aの値を示した。
また、この酸化物超電導ケーブルを解体して調査した結果、セラミックス繊維の巻回層は全くその形状をとどめていなかった。
本発明に係る酸化物超電導ケーブルは、核融合炉等に使用する強制冷却型の大容量導体
に用いることができる。
に用いることができる。
1 銀又は銀マトリックス
2 酸化物超電導フィラメント
3 多芯構造の超電導線
4、4´ バリア材
5 金属管
6,7 空隙
10 酸化物超電導ケーブル
11 金属テープ
12 セラミックス被膜
13,14 セラミックス被膜
2 酸化物超電導フィラメント
3 多芯構造の超電導線
4、4´ バリア材
5 金属管
6,7 空隙
10 酸化物超電導ケーブル
11 金属テープ
12 セラミックス被膜
13,14 セラミックス被膜
Claims (9)
- 金属管内に、銀又は銀合金マトリックス中に多数本のBi系酸化物超電導フィラメントを配置した多芯構造の超電導線の複数本を撚り合せた撚線導体を収容したケーブル・イン・コンジット導体において、前記撚線導体は、前記超電導フィラメントの超電導体生成の熱処理温度において、前記金属管を構成する元素の拡散を防止し、かつ形状保持機能を保持することができるテープ状のバリア材により包囲されていることを特徴とする酸化物超電導ケーブル。
- テープ状のバリア材は、金属テープの片面又は両面にセラミックス被膜を設けた複合テープからなる請求項1記載の酸化物超電導ケーブル。
- 金属テープがNi基合金からなり、セラミックス被膜がMOD法により形成された酸化物被膜からなる請求項2記載の酸化物超電導ケーブル。
- MOD法により形成された酸化物被膜は、Re系酸化物(ここで、Re=Zr、Mg、Ti、Al、Y、Ce、Gd又はNdを示す。)のいずれか1種以上からなることを特徴とする請求項3記載の酸化物超電導ケーブル。
- セラミックス被膜の厚さは、0.0001mm〜0.003mmの範囲内であることを特徴とする請求項2乃至4いずれか1項記載の酸化物超電導ケーブル。
- テープ状のバリア材は、厚さが0.005mmから0.1mmの範囲内であることを特徴とする請求項2乃至5いずれか1項記載の酸化物超電導ケーブル。
- テープ状のバリア材は、撚線導体側にセラミックス被膜が配置されるように撚線導体を包囲する請求項2乃至6いずれか1項記載の酸化物超電導ケーブル。
- 銀又は銀合金マトリックス中に多数本のBi系酸化物超電導体の構成元素をフィラメント状に配置した多芯構造の線材の複数本を撚り合せて撚線導体を形成し、この撚線導体を超電導体生成の熱処理温度において拡散防止機能及び形状保持機能を有する金属箔又は金属テープの片面あるいは両面にMOD法により形成された酸化物被膜を設けた複合テープからなるバリア材により包囲した後、金属管内に収容し、次いで、超電導体生成の熱処理を施すことを特徴とする酸化物超電導ケーブルの製造方法。
- MOD法により形成された酸化物被膜は、Re系酸化物(ここで、Re=Zr、Mg、Ti、Al、Y、Ce、Gd又はNdを示す。)のいずれか1種以上からなることを特徴とする請求項8記載の酸化物超電導ケーブルの製造方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2010141769A JP2012009174A (ja) | 2010-06-22 | 2010-06-22 | 酸化物超電導ケーブル |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2010141769A JP2012009174A (ja) | 2010-06-22 | 2010-06-22 | 酸化物超電導ケーブル |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2012009174A true JP2012009174A (ja) | 2012-01-12 |
Family
ID=45539514
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2010141769A Withdrawn JP2012009174A (ja) | 2010-06-22 | 2010-06-22 | 酸化物超電導ケーブル |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2012009174A (ja) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN105489302A (zh) * | 2015-12-31 | 2016-04-13 | 齐鲁电缆有限公司 | 一种呼吸型电力电缆 |
CN110484787A (zh) * | 2019-08-20 | 2019-11-22 | 北京有色金属与稀土应用研究所 | 一种高纯铝镁合金微细丝及其制备方法和应用 |
-
2010
- 2010-06-22 JP JP2010141769A patent/JP2012009174A/ja not_active Withdrawn
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN105489302A (zh) * | 2015-12-31 | 2016-04-13 | 齐鲁电缆有限公司 | 一种呼吸型电力电缆 |
CN110484787A (zh) * | 2019-08-20 | 2019-11-22 | 北京有色金属与稀土应用研究所 | 一种高纯铝镁合金微细丝及其制备方法和应用 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP3658844B2 (ja) | 酸化物超電導線材およびその製造方法ならびにそれを用いた酸化物超電導撚線および導体 | |
JPH06318409A (ja) | 超電導導体 | |
JP2018147842A (ja) | Nb3Sn超電導線材の前駆体及びNb3Sn超電導線材 | |
JP5320098B2 (ja) | 超電導線材及びそれを用いた超電導ケーブル | |
US8238991B2 (en) | Precursor wire of oxide superconducting wire and production method thereof and oxide superconducting wire produced by using the precursor wire | |
JP2019186167A (ja) | Nb3Sn超電導線材の前駆体及びNb3Sn超電導線材 | |
JP2012009174A (ja) | 酸化物超電導ケーブル | |
JP2007242355A (ja) | 粉末法Nb3Sn超電導線材の前駆体および製造方法 | |
JP2002075080A (ja) | 酸化物超電導線材およびその製造方法 | |
JP2023041520A (ja) | MgB2超伝導線材およびその製造方法 | |
JP2015032363A (ja) | 超電導ケーブル | |
JP3635210B2 (ja) | 酸化物超電導圧縮成型導体およびその製造方法 | |
JP2007149494A (ja) | Nb3Sn超電導線材の製造方法およびそのための前駆体 | |
JP4150129B2 (ja) | 酸化物超電導圧縮成型導体およびその製造方法 | |
JP3881322B2 (ja) | 酸化物超電導圧縮成型導体及びその製造方法 | |
JP4013422B2 (ja) | 酸化物超電導線材の製造方法及び酸化物超電導線材 | |
JP3881158B2 (ja) | 酸化物超電導大容量導体 | |
JP2002025359A (ja) | 酸化物超電導撚線導体 | |
JP2010080199A (ja) | 超電導ケーブルの製造方法、超電導ケーブル、および薄膜超電導線材 | |
JP2008282566A (ja) | ビスマス系酸化物超電導素線、ビスマス系酸化物超電導導体、超電導コイル、およびそれらの製造方法 | |
JP4203313B2 (ja) | Bi系平角酸化物超電導体 | |
JP3928304B2 (ja) | 酸化物超電導線材の製造方法 | |
JP3757617B2 (ja) | 酸化物超電導ビレット、酸化物超電導線材、及びその製造方法 | |
JP4507899B2 (ja) | ビスマス系酸化物超電導線材およびその製造方法、該ビスマス系酸化物超電導線材を用いた超電導機器 | |
JPH1139963A (ja) | 酸化物超電導線材、撚線およびそれらの製造方法ならびに酸化物超電導導体 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20130903 |