JP2919036B2 - 超伝導導体及び該導体を用いたマグネット - Google Patents
超伝導導体及び該導体を用いたマグネットInfo
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- JP2919036B2 JP2919036B2 JP2250329A JP25032990A JP2919036B2 JP 2919036 B2 JP2919036 B2 JP 2919036B2 JP 2250329 A JP2250329 A JP 2250329A JP 25032990 A JP25032990 A JP 25032990A JP 2919036 B2 JP2919036 B2 JP 2919036B2
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- 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
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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〕 本発明は超伝導導体及び核融合装置やエネルギー貯蔵
装置等に用いるために該超伝導導体を用いて構成したマ
グネツトに関する。
装置等に用いるために該超伝導導体を用いて構成したマ
グネツトに関する。
核融合装置やエネルギー貯蔵装置等に用いる高磁界超
大型マグネツトは、一般に、超伝導導体を用いて構成さ
れる。この超伝導導体としては、導体を液体ヘリウム等
の冷媒の中に浸して冷却する浸漬冷却型導体や、多数の
撚線（ストランド）を金属管（コンジツト）に入れたバ
ンドル型コンジツト導体等が用いられている。
大型マグネツトは、一般に、超伝導導体を用いて構成さ
れる。この超伝導導体としては、導体を液体ヘリウム等
の冷媒の中に浸して冷却する浸漬冷却型導体や、多数の
撚線（ストランド）を金属管（コンジツト）に入れたバ
ンドル型コンジツト導体等が用いられている。
ところが、浸漬冷却型導体で構成したマグネツトは、
電位の異なる多数の導体（巻線）が冷媒中に共存してい
るために、導体相互間の支持、絶縁及び表面の冷却を両
立させなければならず、大型のマグネツトで高電圧・大
電磁力のものになると耐電圧・導体支持構造の点で問題
がある。
電位の異なる多数の導体（巻線）が冷媒中に共存してい
るために、導体相互間の支持、絶縁及び表面の冷却を両
立させなければならず、大型のマグネツトで高電圧・大
電磁力のものになると耐電圧・導体支持構造の点で問題
がある。
また、バンドル型コンジツト導体は、冷媒流路の圧力
損失が大きく、更に、コンジツト内の導体が動いて不安
定であるという問題がある。
損失が大きく、更に、コンジツト内の導体が動いて不安
定であるという問題がある。
更に、導体中に冷媒通路を形成した、所謂、ホロー型
の超伝導導体も種々提案されているが、導体と冷媒の接
触面積（ペリメータ）を十分に確保することが難しく、
安定性に欠ける問題がある。
の超伝導導体も種々提案されているが、導体と冷媒の接
触面積（ペリメータ）を十分に確保することが難しく、
安定性に欠ける問題がある。
以上のように従来は簡単な構成で安定性の高い超伝導
導体を得ることが困難であつた。
導体を得ることが困難であつた。
従つて本発明の目的は、簡単な構成で高い安定性が得
られる超伝導導体及び該導体を使用したマグネツトを提
供することにある。
られる超伝導導体及び該導体を使用したマグネツトを提
供することにある。
本発明は、極低温において超伝導状態となる超伝導材
料をフイラメントとして銅等の金属中に埋め込んだ複数
の極細多芯超伝導線と、高純度の銅やアルミニウム等の
安定化材と、これらの外周を囲む金属管とを備えた強制
冷却型の超伝導導体において、前記安定化材の外周全体
にわたってこれと接触するように前記複数の極細多芯超
伝導線を配置し、これらの複数の極細多芯超伝導線の外
側を冷媒通路を介して前記金属管で囲んだこと及び該超
伝導導体を用いてマグネツトを構成したことを特徴とす
る。
料をフイラメントとして銅等の金属中に埋め込んだ複数
の極細多芯超伝導線と、高純度の銅やアルミニウム等の
安定化材と、これらの外周を囲む金属管とを備えた強制
冷却型の超伝導導体において、前記安定化材の外周全体
にわたってこれと接触するように前記複数の極細多芯超
伝導線を配置し、これらの複数の極細多芯超伝導線の外
側を冷媒通路を介して前記金属管で囲んだこと及び該超
伝導導体を用いてマグネツトを構成したことを特徴とす
る。
安定化材の外周全体にわたってこれと接触するように
配置された複数の極細多芯超伝導線とその外側全体を囲
む金属管の間に介在する冷媒通路を冷媒が流れるので、
外周で発生する摩擦熱等が極細多芯超伝導線に伝達され
る前に冷却されてしまい、極細多芯超伝導線の動作が不
安定な状態になることがない。
配置された複数の極細多芯超伝導線とその外側全体を囲
む金属管の間に介在する冷媒通路を冷媒が流れるので、
外周で発生する摩擦熱等が極細多芯超伝導線に伝達され
る前に冷却されてしまい、極細多芯超伝導線の動作が不
安定な状態になることがない。
また、万一、極細多芯超伝導線が常伝導状態に転移し
ても、中央部の安定化材が大部分の電流を分流するので
発熱を最少限に抑えられる。
ても、中央部の安定化材が大部分の電流を分流するので
発熱を最少限に抑えられる。
〔実施例〕 以下、本発明の実施例を図面を参照して説明する。
第１図に示す実施例の超伝導導体において、超伝導線
１はニオブ−チタン合金の多数のフイラメントを銅材中
に埋め込んだ極細多芯線（ストランド）であり、20本の
該超伝導線１が高純度銅材２で被覆した高純度アルミニ
ウムの安定化材３の外周に接触するように撚つた状態で
配置される。前記安定化材３とその外周に撚つて配置し
た超伝導線１の一体化された組合せ物の断面形状は概略
円形であつて、その外側をステンレス鋼で形成された角
形管（コンジツト）４で覆つて該角形管４と超伝導線１
の間に発生する空間５を冷媒流路とするように構成され
る。
１はニオブ−チタン合金の多数のフイラメントを銅材中
に埋め込んだ極細多芯線（ストランド）であり、20本の
該超伝導線１が高純度銅材２で被覆した高純度アルミニ
ウムの安定化材３の外周に接触するように撚つた状態で
配置される。前記安定化材３とその外周に撚つて配置し
た超伝導線１の一体化された組合せ物の断面形状は概略
円形であつて、その外側をステンレス鋼で形成された角
形管（コンジツト）４で覆つて該角形管４と超伝導線１
の間に発生する空間５を冷媒流路とするように構成され
る。
このように構成された超伝導導体の超伝導線１は、そ
の外周位置に形成された空間５を流れる液体ヘリウム
（冷媒）によつて冷却されて超伝導状態となる。
の外周位置に形成された空間５を流れる液体ヘリウム
（冷媒）によつて冷却されて超伝導状態となる。
使用状態において、角形管４の外周面で発生する摩擦
熱は内部の超伝導線１に伝わろうとするが、途中の空間
５を流れる冷媒で冷却されてしまい、超伝導線１を加熱
して状態を不安定にするようなことがない。万一、何ら
かの原因で超伝導線１が常伝導状態に転移しても、大部
分の電流は安定化材３とその外周を被覆した銅材２に分
流するので発熱量を最少限に抑えることができる。
熱は内部の超伝導線１に伝わろうとするが、途中の空間
５を流れる冷媒で冷却されてしまい、超伝導線１を加熱
して状態を不安定にするようなことがない。万一、何ら
かの原因で超伝導線１が常伝導状態に転移しても、大部
分の電流は安定化材３とその外周を被覆した銅材２に分
流するので発熱量を最少限に抑えることができる。
第２図は本発明になる超伝導導体の他の実施例であ
り、前記実施例と等価物には同一の参照符号を付してあ
る。
り、前記実施例と等価物には同一の参照符号を付してあ
る。
この実施例の高純度アルミニウム安定化材３は、該安
定化材３中に発生する渦電流を抑制するために該安定化
材３を長さ方向に沿つて複数条に分割区分する銅−ニツ
ケル合金からなる高抵抗層６を備え、更に、超伝導線１
の外周と角形管４の間に発生する空間５の内で、特に、
該角形管４の角部の内側部分に銅管７を配置している。
そして、該銅管７の内面を粗面加工してここを流れる液
体ヘリウムとの熱伝達性を高めて冷却効率を向上させて
いる。
定化材３中に発生する渦電流を抑制するために該安定化
材３を長さ方向に沿つて複数条に分割区分する銅−ニツ
ケル合金からなる高抵抗層６を備え、更に、超伝導線１
の外周と角形管４の間に発生する空間５の内で、特に、
該角形管４の角部の内側部分に銅管７を配置している。
そして、該銅管７の内面を粗面加工してここを流れる液
体ヘリウムとの熱伝達性を高めて冷却効率を向上させて
いる。
この超伝導導体も前述の実施例の導体と同様の効果が
得られる。
得られる。
以上の２つの実施例において、安定化材３とその外周
に撚つて配置した超伝導線１の一体化された組合せ物の
断面形状は概略円形としたが、楕円形やレーストラツク
形にしてもよく、また、角形管４の断面形状は角部に丸
みをもたせた正方形または長方形がよい。
に撚つて配置した超伝導線１の一体化された組合せ物の
断面形状は概略円形としたが、楕円形やレーストラツク
形にしてもよく、また、角形管４の断面形状は角部に丸
みをもたせた正方形または長方形がよい。
更にまた、超伝導線１はその外周に銅−ニツケル等の
高抵抗層または半導体か絶縁物からなる高抵抗層あるい
は酸化被膜処理層または絶縁被膜処理層を形成してもよ
く、このような層を安定化材３に形成してもよい。
高抵抗層または半導体か絶縁物からなる高抵抗層あるい
は酸化被膜処理層または絶縁被膜処理層を形成してもよ
く、このような層を安定化材３に形成してもよい。
次に、このような超伝導導体を使用して構成した超伝
導マグネツトの例を説明する。
導マグネツトの例を説明する。
第３図は、磁気閉じ込め型の核融合装置であつて、容
器11の中に核融合プラズマ12をドーナツ状に閉じ込める
磁場を発生する超伝導マグネツトを構成するトロイダル
コイル13とポロイダルコイル14を備える。トロイダルコ
イル13は、第１図を参照して前述した超伝導導体を使用
して構成され、ポロイダルコイル14は、第２図を参照し
て前述した超伝導導体を使用して構成されている。これ
らの構成物は、実際は、図示せざる大きな断熱真空容器
内に収納されている。
器11の中に核融合プラズマ12をドーナツ状に閉じ込める
磁場を発生する超伝導マグネツトを構成するトロイダル
コイル13とポロイダルコイル14を備える。トロイダルコ
イル13は、第１図を参照して前述した超伝導導体を使用
して構成され、ポロイダルコイル14は、第２図を参照し
て前述した超伝導導体を使用して構成されている。これ
らの構成物は、実際は、図示せざる大きな断熱真空容器
内に収納されている。
このように、本発明になる超伝導導体を核融合装置の
マグネツト導体として使用すると、該導体の状態が安定
に動作するので、核融合装置の動作が安定する効果が得
られる。
マグネツト導体として使用すると、該導体の状態が安定
に動作するので、核融合装置の動作が安定する効果が得
られる。
以上説明したように、本発明は、安定化材の外周全体
にわたってこれと接触するように配置された複数の極細
多芯超伝導線とその外側全体を囲む金属管の間に介在す
る冷媒通路を冷媒が流れるので、金属管の外周で発生す
る摩擦熱等が極細多芯超伝導線に伝導される前に冷却通
路を流れる冷媒で冷却されてしまい、極細多芯超伝導線
が加熱されてその動作が不安定な状態になることがな
く、また、万一、何らかの原因で極細多芯超伝導線が常
伝導状態に転移しても、複数の極細多芯超伝導線は安定
化材の外周全域にわたってこれと接触した状態で配置さ
れており、中央部の安定化材が大部分の電流を分流する
ので発熱を最少限に抑えることができ、簡単な構成で安
定性が得られる超伝導導体及び該導体を使用したマグネ
ットを得ることができる。
にわたってこれと接触するように配置された複数の極細
多芯超伝導線とその外側全体を囲む金属管の間に介在す
る冷媒通路を冷媒が流れるので、金属管の外周で発生す
る摩擦熱等が極細多芯超伝導線に伝導される前に冷却通
路を流れる冷媒で冷却されてしまい、極細多芯超伝導線
が加熱されてその動作が不安定な状態になることがな
く、また、万一、何らかの原因で極細多芯超伝導線が常
伝導状態に転移しても、複数の極細多芯超伝導線は安定
化材の外周全域にわたってこれと接触した状態で配置さ
れており、中央部の安定化材が大部分の電流を分流する
ので発熱を最少限に抑えることができ、簡単な構成で安
定性が得られる超伝導導体及び該導体を使用したマグネ
ットを得ることができる。
図面は本発明の実施例を示すもので、第１図及び第２図
は超伝導導体の縦断正面図、第３図は該超伝導導体を使
用して構成したマグネツトを備えた核融合装置の縦断側
面図である。 １……超伝導線（ストランド）、２……高純度銅材、３
……安定化材、４……角形管（コンジツト）、５……冷
媒通路となる空間。
は超伝導導体の縦断正面図、第３図は該超伝導導体を使
用して構成したマグネツトを備えた核融合装置の縦断側
面図である。 １……超伝導線（ストランド）、２……高純度銅材、３
……安定化材、４……角形管（コンジツト）、５……冷
媒通路となる空間。
フロントページの続き (72)発明者 飯田 文雄 茨城県日立市久慈町4026番地 株式会社 日立製作所日立研究所内 (72)発明者 森合 英純 茨城県土浦市木田余町3550番地 日立電 線株式会社土浦工場内 (56)参考文献 特開 昭59−105211（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−143312（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−235309（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−187712（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) H01B 12/16 H01F 5/08
Claims (6)
- 【請求項１】極低温において超伝導状態となる超伝導材
料をフィラメントとして銅等の金属中に埋め込んだ複数
の極細多芯超伝導線と、高純度の銅やアルミニウム等の
安定化材と、これらの外周を囲む金属管とを備え、この
金属管内に冷媒を流通させて前記極細多芯超伝導線を強
制的に冷却する強制冷却型の超伝導導体において、前記
安定化材の外周全体にわたってこれと接触するように前
記複数の極細多芯超伝導線を配置し、これらの複数の極
細多芯超伝導線の外側を冷媒通路を介して前記金属管で
囲んだことを特徴とする超伝導導体。 - 【請求項２】請求項１において、前記安定化材とその外
周全体にわたってこれと接触するように配置した前記複
数の極細多芯超伝導線の組合せ物の断面形状を概略円形
あるいは楕円形状とし、その外周に前記金属管を配置し
たことを特徴とする超伝導導体。 - 【請求項３】請求項１において、前記安定化材は高純度
アルミニウム基材の外周に高純度銅層を形成したもので
あることを特徴とする超伝導導体。 - 【請求項４】請求項１において、前記極細多芯超伝導線
はその外周に酸化被膜処理層または絶縁被膜処理層が形
成されたことを特徴とする超伝導導体。 - 【請求項５】請求項１〜４の１項において、前記極細多
芯超伝導線と金属管の間に冷媒管を配置したことを特徴
とする超伝導導体。 - 【請求項６】請求項１〜５の１項の超伝導導体を用いて
形成したマグネット。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2250329A JP2919036B2 (ja) | 1990-09-21 | 1990-09-21 | 超伝導導体及び該導体を用いたマグネット |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2250329A JP2919036B2 (ja) | 1990-09-21 | 1990-09-21 | 超伝導導体及び該導体を用いたマグネット |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04132110A JPH04132110A (ja) | 1992-05-06 |
| JP2919036B2 true JP2919036B2 (ja) | 1999-07-12 |
Family
ID=17206294
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2250329A Expired - Fee Related JP2919036B2 (ja) | 1990-09-21 | 1990-09-21 | 超伝導導体及び該導体を用いたマグネット |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2919036B2 (ja) |
-
1990
- 1990-09-21 JP JP2250329A patent/JP2919036B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH04132110A (ja) | 1992-05-06 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |