JP2593549B2 - 強制冷却型超電導ケーブルおよびその製造方法 - Google Patents
強制冷却型超電導ケーブルおよびその製造方法Info
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- JP2593549B2 JP2593549B2 JP1108389A JP10838989A JP2593549B2 JP 2593549 B2 JP2593549 B2 JP 2593549B2 JP 1108389 A JP1108389 A JP 1108389A JP 10838989 A JP10838989 A JP 10838989A JP 2593549 B2 JP2593549 B2 JP 2593549B2
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- 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
- Y02E30/00—Energy generation of nuclear origin
- Y02E30/10—Nuclear fusion reactors
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- 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
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- Superconductors And Manufacturing Methods Therefor (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、核融合炉の超電導磁石などに用いられる強
制冷却型超電導ケーブルに関するものである。
制冷却型超電導ケーブルに関するものである。
核融合炉やMHD発電機に用いられる大型の超電導マグ
ネットには、超電導線が挿入された導管からなり、導管
内に冷媒を強制的に流して超電導線を冷却する強制冷却
型超電導ケーブルが有用である。
ネットには、超電導線が挿入された導管からなり、導管
内に冷媒を強制的に流して超電導線を冷却する強制冷却
型超電導ケーブルが有用である。
従来の強制冷却型超電導ケーブルは、例えば第２図に
示すように四辺形の導管（１）からなっている。この強
制冷却型超電導ケーブルは、Ｕ字型をした長尺の構造体
（1a）に略三角形に超電導素線（３）を撚線成形加工を
した超電導ケーブルを６本配置した後、構造体（1a）に
上蓋として構造体（1b）を被せ、構造体（1a）と構造体
（1b）を側端の溶接部（４）にて気密に溶接することに
より導管（１）を形成して製作される。第３図は強制冷
却型超電導ケーブルの他の従来例を示したもので、導管
（11）は円形の断面を有し、超電導素線（３）を円形に
撚線成形加工した超電導ケーブルを包むように、長尺の
板をフォーミング加工しながらその両側端の溶接部（1
4）を溶接して形成される。導管の材料としては、低温
において十分な強度を有し、溶接性のよい材料が望まし
く、ステンレス鋼あるいはキュプロニッケルなどが用い
られる。超電導線としてはNbTi合金線やNb3Snなどの化
合物超電導体が主に用いられ、マグネットに巻かれた後
に熱処理することにより超電導特性を発揮する。なお、
あらかじめ溶接して形成した溶接管に超電導線を挿入す
ることもある。
示すように四辺形の導管（１）からなっている。この強
制冷却型超電導ケーブルは、Ｕ字型をした長尺の構造体
（1a）に略三角形に超電導素線（３）を撚線成形加工を
した超電導ケーブルを６本配置した後、構造体（1a）に
上蓋として構造体（1b）を被せ、構造体（1a）と構造体
（1b）を側端の溶接部（４）にて気密に溶接することに
より導管（１）を形成して製作される。第３図は強制冷
却型超電導ケーブルの他の従来例を示したもので、導管
（11）は円形の断面を有し、超電導素線（３）を円形に
撚線成形加工した超電導ケーブルを包むように、長尺の
板をフォーミング加工しながらその両側端の溶接部（1
4）を溶接して形成される。導管の材料としては、低温
において十分な強度を有し、溶接性のよい材料が望まし
く、ステンレス鋼あるいはキュプロニッケルなどが用い
られる。超電導線としてはNbTi合金線やNb3Snなどの化
合物超電導体が主に用いられ、マグネットに巻かれた後
に熱処理することにより超電導特性を発揮する。なお、
あらかじめ溶接して形成した溶接管に超電導線を挿入す
ることもある。
しかしながら、従来の強制冷却型超電導ケーブルには
次のような問題点がある。すなわち、 イ）溶接により長尺の導管を形成するため、長い溶接部
の気密性の検査および手直しに手間がかかり、製作効率
が悪い。
次のような問題点がある。すなわち、 イ）溶接により長尺の導管を形成するため、長い溶接部
の気密性の検査および手直しに手間がかかり、製作効率
が悪い。
ロ）冷媒のチャンネルを確保するため、横断面に所定の
ボイド率（１−超電導線総断面積／導管内断面積）が必
要である。また、ケーブル全体の大きさは用途により制
限があるが、より高いボイド率を確保するため、あるい
はケーブル全体の大きさを小型化する要求もあり、その
ためには、導管の肉厚は薄いことが望ましい。しかしな
がら、溶接により導管を形成する場合には、肉厚を薄く
するには限度があるという問題が生ずる。
ボイド率（１−超電導線総断面積／導管内断面積）が必
要である。また、ケーブル全体の大きさは用途により制
限があるが、より高いボイド率を確保するため、あるい
はケーブル全体の大きさを小型化する要求もあり、その
ためには、導管の肉厚は薄いことが望ましい。しかしな
がら、溶接により導管を形成する場合には、肉厚を薄く
するには限度があるという問題が生ずる。
ハ）導管の形状に合せて成形された超電導ケーブルに角
部を形成する必要がある場合には、その角部に強加工が
施されるため、超電導線の断線あるいは特性低下が生ず
る。
部を形成する必要がある場合には、その角部に強加工が
施されるため、超電導線の断線あるいは特性低下が生ず
る。
本発明は上記問題点を解決した強制冷却型超電導ケー
ブルを提供するもので、超電導線が挿入された導管から
なり、該導管内に冷媒を流して超電導線を冷却する強制
冷却型超電導ケーブルにおいて、導管はシームレスのキ
ュプロニッケル管からなることを特徴とするものであ
る。上述の強制冷却型超電導ケーブルにおいては、導管
はシームレスのキュプロニッケル管を用いている。キュ
プロニッケル管は引抜き加工性がよく、長尺のものが薄
肉で寸法精度よく得られる。従って、従来の溶接部の検
査や手直しのような作業が不要になり、効率よく製作で
きる。また、導管の肉厚を薄くすることができるため、
ボイド率を確保しながら、小型化することができる。さ
らに、導管が円形に引抜き加工され、超電導線が挿入さ
れた後に、スエージング加工機により縮径加工を受けれ
ば、超電導線に均一な強度の加工が施されるため、超電
導線の断線あるいは特性低下が生じることはない。
ブルを提供するもので、超電導線が挿入された導管から
なり、該導管内に冷媒を流して超電導線を冷却する強制
冷却型超電導ケーブルにおいて、導管はシームレスのキ
ュプロニッケル管からなることを特徴とするものであ
る。上述の強制冷却型超電導ケーブルにおいては、導管
はシームレスのキュプロニッケル管を用いている。キュ
プロニッケル管は引抜き加工性がよく、長尺のものが薄
肉で寸法精度よく得られる。従って、従来の溶接部の検
査や手直しのような作業が不要になり、効率よく製作で
きる。また、導管の肉厚を薄くすることができるため、
ボイド率を確保しながら、小型化することができる。さ
らに、導管が円形に引抜き加工され、超電導線が挿入さ
れた後に、スエージング加工機により縮径加工を受けれ
ば、超電導線に均一な強度の加工が施されるため、超電
導線の断線あるいは特性低下が生じることはない。
以下図面に示した実施例に基づいて本発明を説明す
る。
る。
第１図は本発明にかかる強制冷却型超電導ケーブルの
一実施例の断面図であり、キュプロニッケルからなる導
管（21）にNb、Cu-Sn合金などからなるNb3Snとなるべき
超電導素線（23）を挿入したものである。導管（21）と
してはキュプロニッケル（Cu-10wt％Ni）の焼鈍材を引
抜いて、外径28.58mmφ、肉厚1.24mmt、長さ113mに加工
したものを用いた。まず、超電導素線（23）を３本撚り
し、その撚線を３本撚りし、さらに３本撚りを２回行
い、最後に４本撚りにした撚線（22）（総線数324本）
の外側にステンレステープ（24）を巻いて保護した平均
22.6mmφの撚線（22）を導管（21）に挿入した。この挿
入作業は、まず、直線状にした導管（21）にダミーとな
るプラスチック線を挿入し、次いで、このプラスチック
線端末に上記超電導素線（23）を取付けてプラスチック
線を引き、導管（21）内に超電導素線（23）を引き込む
ことにより行った。この時の引込み力は60〜70kgfであ
り、引込みの初めと終りではほとんど変わらなかった。
超電導素線（23）が挿入された導管（21）は、スエージ
ング加工により外径を所定の25.3mmφに縮径した。この
ようにして製作された強制冷却型超電導ケーブルは、11
3mの全長にわたり均一の形状を有し、ボイド率は36％と
いう望ましい値が得られた。また、導管（21）は全長に
わたり気密性がよく、リーク検査の必要はなかった。
一実施例の断面図であり、キュプロニッケルからなる導
管（21）にNb、Cu-Sn合金などからなるNb3Snとなるべき
超電導素線（23）を挿入したものである。導管（21）と
してはキュプロニッケル（Cu-10wt％Ni）の焼鈍材を引
抜いて、外径28.58mmφ、肉厚1.24mmt、長さ113mに加工
したものを用いた。まず、超電導素線（23）を３本撚り
し、その撚線を３本撚りし、さらに３本撚りを２回行
い、最後に４本撚りにした撚線（22）（総線数324本）
の外側にステンレステープ（24）を巻いて保護した平均
22.6mmφの撚線（22）を導管（21）に挿入した。この挿
入作業は、まず、直線状にした導管（21）にダミーとな
るプラスチック線を挿入し、次いで、このプラスチック
線端末に上記超電導素線（23）を取付けてプラスチック
線を引き、導管（21）内に超電導素線（23）を引き込む
ことにより行った。この時の引込み力は60〜70kgfであ
り、引込みの初めと終りではほとんど変わらなかった。
超電導素線（23）が挿入された導管（21）は、スエージ
ング加工により外径を所定の25.3mmφに縮径した。この
ようにして製作された強制冷却型超電導ケーブルは、11
3mの全長にわたり均一の形状を有し、ボイド率は36％と
いう望ましい値が得られた。また、導管（21）は全長に
わたり気密性がよく、リーク検査の必要はなかった。
さらに、スエージング加工後の線材を調査すると、超
電導素線と導管との長さの差は約１％であった。この線
材を直径1.9mのコイル状に成型し、650℃のアルゴン雰
囲気中で72時間加熱後、通電したところ、超電導素線１
本の臨界電流値の324倍に相当しており、素線に全く断
線がないことが明らかになった。
電導素線と導管との長さの差は約１％であった。この線
材を直径1.9mのコイル状に成型し、650℃のアルゴン雰
囲気中で72時間加熱後、通電したところ、超電導素線１
本の臨界電流値の324倍に相当しており、素線に全く断
線がないことが明らかになった。
一方、比較例として、同一長の導管（21）に超電導素
線（23）を引き込んだ後引き抜きダイスによる縮径加工
を２種類行った。一つは、アプローチ全角18°の超硬ダ
イス（ベアリング径、25.28mm）１枚の加工、もう一つ
はアプローチ全角14°の超硬ダイス（ベアリング径、2
7.00mmと25.28mm）２枚の加工であった。縮径加工後の
線材を調査したところ、超電導素線と導管との長さの差
は、１枚ダイスで約12％、２枚ダイスで約８％であっ
た。これらの線材を本発明線材と同様に成型熱処理後、
通電したところ、１枚ダイスで縮径されたものでは超電
導素線の227倍、２枚ダイスで縮径されたものでも270倍
の臨界電流特性であった。通電後の線材約2mを切出し、
長手方向に切開し、内部の素線の断線を調査したとこ
ろ、本発明が０本、比較例の１枚ダイスで３本、２枚ダ
イスで１本であった。
線（23）を引き込んだ後引き抜きダイスによる縮径加工
を２種類行った。一つは、アプローチ全角18°の超硬ダ
イス（ベアリング径、25.28mm）１枚の加工、もう一つ
はアプローチ全角14°の超硬ダイス（ベアリング径、2
7.00mmと25.28mm）２枚の加工であった。縮径加工後の
線材を調査したところ、超電導素線と導管との長さの差
は、１枚ダイスで約12％、２枚ダイスで約８％であっ
た。これらの線材を本発明線材と同様に成型熱処理後、
通電したところ、１枚ダイスで縮径されたものでは超電
導素線の227倍、２枚ダイスで縮径されたものでも270倍
の臨界電流特性であった。通電後の線材約2mを切出し、
長手方向に切開し、内部の素線の断線を調査したとこ
ろ、本発明が０本、比較例の１枚ダイスで３本、２枚ダ
イスで１本であった。
以上説明したように本発明によれば、導管がシームレ
スのキュプロニッケル管からなるため、気密性がよく、
そのための検査が不要になり、製作効率が上がる。ま
た、引抜き加工により製作された肉厚の薄い導管を用い
ることにより、ボイド率を確保し、かつ小型化すること
ができるという優れた効果がある。
スのキュプロニッケル管からなるため、気密性がよく、
そのための検査が不要になり、製作効率が上がる。ま
た、引抜き加工により製作された肉厚の薄い導管を用い
ることにより、ボイド率を確保し、かつ小型化すること
ができるという優れた効果がある。
また、スエージング加工による縮径加工により超電導
素線と導管との長さの差がダイス加工によるよりも著し
く小さくなるため超電導素線の断線数が零となり、線材
の長手方向の健全性と信頼性が確保される。
素線と導管との長さの差がダイス加工によるよりも著し
く小さくなるため超電導素線の断線数が零となり、線材
の長手方向の健全性と信頼性が確保される。
第１図は本発明にかかる強制冷却型超電導ケーブルの一
実施例の断面図、第２図は一従来例の断面図、第３図は
他の従来例の断面図である。 1,11,21……導管、1a,1b……構造体、3,23……超電導素
線、4,14……溶接部、22……撚線、24……ステンレステ
ープ。
実施例の断面図、第２図は一従来例の断面図、第３図は
他の従来例の断面図である。 1,11,21……導管、1a,1b……構造体、3,23……超電導素
線、4,14……溶接部、22……撚線、24……ステンレステ
ープ。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 田中 靖三 神奈川県横浜市西区岡野２―４―３ 古 河電気工業株式会社横浜研究所内 (72)発明者 安藤 俊就 茨城県勝田市東石川576―46 (72)発明者 西 正孝 茨城県水戸市酒門町1959―42 (72)発明者 高橋 良和 茨城県那珂郡東海村大字村松2116―１ (72)発明者 伊藤 郁夫 神奈川県川崎市川崎区田辺新田１―１ 富士電機株式会社内 (72)発明者 榊 喜善 神奈川県川崎市川崎区田辺新田１―１ 富士電機株式会社内 (56)参考文献 特開 昭59−91610（ＪＰ，Ａ)
Claims (2)
- 【請求項１】超電導線が挿入された導管からなり、該導
管内に冷媒を流して超電導線を冷却する強制冷却型超電
導ケーブルにおいて、導管はシームレスのキュプロニッ
ケル管からなることを特徴とする強制冷却型超電導ケー
ブル。 - 【請求項２】少なくとも、シームレスのキュプロニッケ
ル管からなる導管内に超電導線となるべき複数本の素線
を挿入する工程と、前記導管をスエージング加工により
縮径加工する工程とを有する事を特徴とする、超電導線
が挿入された導管からなり該導管内に冷媒を流して超電
導線を冷却する強制冷却型超電導ケーブルの製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1108389A JP2593549B2 (ja) | 1989-04-27 | 1989-04-27 | 強制冷却型超電導ケーブルおよびその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1108389A JP2593549B2 (ja) | 1989-04-27 | 1989-04-27 | 強制冷却型超電導ケーブルおよびその製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02288024A JPH02288024A (ja) | 1990-11-28 |
| JP2593549B2 true JP2593549B2 (ja) | 1997-03-26 |
Family
ID=14483527
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1108389A Expired - Lifetime JP2593549B2 (ja) | 1989-04-27 | 1989-04-27 | 強制冷却型超電導ケーブルおよびその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2593549B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2013197072A (ja) * | 2012-03-23 | 2013-09-30 | Hitachi Ltd | ＭｇＢ２超電導多芯線材、超電導ケーブル、超電導マグネット |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5991610A (ja) * | 1982-11-16 | 1984-05-26 | 古河電気工業株式会社 | 超電導線用安定化材の製造方法 |
| JPS6191806A (ja) * | 1984-10-08 | 1986-05-09 | 日立電線株式会社 | 強制冷却超電導ケ−ブルの製造法 |
| JPS61136663A (ja) * | 1984-12-07 | 1986-06-24 | Showa Electric Wire & Cable Co Ltd | 複合超電導体の製造方法 |
-
1989
- 1989-04-27 JP JP1108389A patent/JP2593549B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH02288024A (ja) | 1990-11-28 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |