JPH07282649A - アルミニウム安定化超電導導体 - Google Patents
アルミニウム安定化超電導導体Info
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- JPH07282649A JPH07282649A JP6067271A JP6727194A JPH07282649A JP H07282649 A JPH07282649 A JP H07282649A JP 6067271 A JP6067271 A JP 6067271A JP 6727194 A JP6727194 A JP 6727194A JP H07282649 A JPH07282649 A JP H07282649A
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- Superconductors And Manufacturing Methods Therefor (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 高磁界中においても、安定化材に関する抵抗
値がさほど上昇せず、十分な安定性を維持できるＮｂＴ
ｉ系超電導導体を提供する。 【構成】 超電導導体１０において、撚合わされたＣｕ
／ＮｂＴｉ超電導線１１は、安定化材１２で覆われる。
安定化材１２はＣｕシース１３で被覆される。安定化材
１２は、純度９９．９９％以上のアルミニウムを、アル
ミニウムの１００〜１０，０００倍の抵抗率を４．２Ｋ
において示す金属の薄膜で覆ったものからなる。金属の
薄膜の厚みは、好ましくは１００μｍ以下である。この
高い抵抗率を示す薄膜により、ホール効果のため発生す
る渦電流を抑制することができる。
値がさほど上昇せず、十分な安定性を維持できるＮｂＴ
ｉ系超電導導体を提供する。 【構成】 超電導導体１０において、撚合わされたＣｕ
／ＮｂＴｉ超電導線１１は、安定化材１２で覆われる。
安定化材１２はＣｕシース１３で被覆される。安定化材
１２は、純度９９．９９％以上のアルミニウムを、アル
ミニウムの１００〜１０，０００倍の抵抗率を４．２Ｋ
において示す金属の薄膜で覆ったものからなる。金属の
薄膜の厚みは、好ましくは１００μｍ以下である。この
高い抵抗率を示す薄膜により、ホール効果のため発生す
る渦電流を抑制することができる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、安定化材としてアルミ
ニウムを用いた超電導導体に関し、特に、核融合プラズ
マ閉じ込めまたは超電導エネルギ貯蔵システム（ＳＭＥ
Ｓ）のためのコイル等に使用される大電流容量（数ｋＡ
〜数十ｋＡ級）の浸漬冷却型超電導導体に関する。
ニウムを用いた超電導導体に関し、特に、核融合プラズ
マ閉じ込めまたは超電導エネルギ貯蔵システム（ＳＭＥ
Ｓ）のためのコイル等に使用される大電流容量（数ｋＡ
〜数十ｋＡ級）の浸漬冷却型超電導導体に関する。
【０００２】
【従来の技術】Ｎｂ−Ｔｉ等の合金系超電導フィラメン
トを用いた浸漬冷却型超電導導体は、外部擾乱によるク
エンチを避けるため、磁場に置かれても電気抵抗の小さ
い高純度アルミニウムを安定化材として使用する。たと
えば、低温工学，ＶＯＬ．１９，ＮＯ．２，ｐ３は、高
純度アルミニウムに銅を被せたものを安定化材として用
い、この安定化材と超電導線材とを撚合わせた超電導導
体をＬＣＴ（Large CoilTask ：大型コイル事業）に使
用することを報告する。
トを用いた浸漬冷却型超電導導体は、外部擾乱によるク
エンチを避けるため、磁場に置かれても電気抵抗の小さ
い高純度アルミニウムを安定化材として使用する。たと
えば、低温工学，ＶＯＬ．１９，ＮＯ．２，ｐ３は、高
純度アルミニウムに銅を被せたものを安定化材として用
い、この安定化材と超電導線材とを撚合わせた超電導導
体をＬＣＴ（Large CoilTask ：大型コイル事業）に使
用することを報告する。
【０００３】また、Ｍｉｔｏ ｅｔ ａｌ．ＩＥＥＥ
ＴＲＡＮＳＡＣＴＩＯＮＳ ＯＮＭＡＧＮＥＴＩＣＳ，
ＶＯＬ．２８，ＮＯ．１，ＪＡＮＵＡＲＹ １９９
２，ｐ２１４も、同様のＬＨＤヘリカルコイル用超電導
導体を報告する。この文献に報告されるＫＩＳＯ−４Ｂ
導体は、中心にアルミニウム安定化材を有し、その回り
はＣｕで被覆されている。この安定化材の周囲にＮｂＴ
ｉ／Ｃｕ超電導撚線が２層配置され、超電導撚線はＣｕ
シースでカバーされる。報告されるもう１つの導体Ｄｅ
ｓｉｇｎ−Ｍは、中心にＮｂＴｉ／Ｃｕ超電導撚線を有
し、その回りに銅で覆われた４つのアルミニウム安定化
材が配置される。安定化材は、さらにＣｕシースで覆わ
れる。
ＴＲＡＮＳＡＣＴＩＯＮＳ ＯＮＭＡＧＮＥＴＩＣＳ，
ＶＯＬ．２８，ＮＯ．１，ＪＡＮＵＡＲＹ １９９
２，ｐ２１４も、同様のＬＨＤヘリカルコイル用超電導
導体を報告する。この文献に報告されるＫＩＳＯ−４Ｂ
導体は、中心にアルミニウム安定化材を有し、その回り
はＣｕで被覆されている。この安定化材の周囲にＮｂＴ
ｉ／Ｃｕ超電導撚線が２層配置され、超電導撚線はＣｕ
シースでカバーされる。報告されるもう１つの導体Ｄｅ
ｓｉｇｎ−Ｍは、中心にＮｂＴｉ／Ｃｕ超電導撚線を有
し、その回りに銅で覆われた４つのアルミニウム安定化
材が配置される。安定化材は、さらにＣｕシースで覆わ
れる。
【０００４】浸漬冷却型超電導導体において、超電導材
料以外の導体に全電流が流れたときに発生するジュール
熱は、液体ヘリウムに移行する。ジュール発熱を液体ヘ
リウムの冷却能力で除した値が安定化係数であり、以下
の式で求めることができる。
料以外の導体に全電流が流れたときに発生するジュール
熱は、液体ヘリウムに移行する。ジュール発熱を液体ヘ
リウムの冷却能力で除した値が安定化係数であり、以下
の式で求めることができる。
【０００５】
【数１】
【０００６】ここで、Ｉは定格電流値（Ａ）、Ｒは超電
導材料以外の導体の電気抵抗（Ω・ｍ）、ｈは液体ヘリ
ウムと導体表面との間の熱伝達係数（Ｗ／（ｍ3 ・
Ｋ））、Ｐは単位長さ当たりの導体の露出面積
（ｍ2 ）、θは超電導導体の臨界温度と液体ヘリウムと
の温度差（Ｋ）である。
導材料以外の導体の電気抵抗（Ω・ｍ）、ｈは液体ヘリ
ウムと導体表面との間の熱伝達係数（Ｗ／（ｍ3 ・
Ｋ））、Ｐは単位長さ当たりの導体の露出面積
（ｍ2 ）、θは超電導導体の臨界温度と液体ヘリウムと
の温度差（Ｋ）である。
【０００７】この安定化係数が小さいことは、超電導導
体の安定性がよいことを示す。一方、安定化材を多く使
用すると、導体断面積当たりの電流密度が小さくなるの
で、安定化係数は１に近くなる。
体の安定性がよいことを示す。一方、安定化材を多く使
用すると、導体断面積当たりの電流密度が小さくなるの
で、安定化係数は１に近くなる。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】アルミニウムが銅で被
覆された安定化材を有する超電導導体において、超電導
体以外の導体（主に安定化材）の電気抵抗Ｒは、各素材
の抵抗が並列されたときの複合則に従って次の式から計
算することができる。
覆された安定化材を有する超電導導体において、超電導
体以外の導体（主に安定化材）の電気抵抗Ｒは、各素材
の抵抗が並列されたときの複合則に従って次の式から計
算することができる。
【０００９】
【数２】
【００１０】ところが、銅被覆アルミニウム安定化材を
用いた超電導導体において、磁界を印加したときの安定
化材に関する抵抗率の測定値は、計算された抵抗率より
も２倍以上大きいことがわかっている。これは、低温に
おいて、銅のホール係数が負であり、アルミニウムのホ
ール係数が正であるため、銅とアルミニウムとの界面が
磁界に対して垂直であるとき、界面を介してホール電圧
が発生し、面内に渦電流が発生するためであると考えら
れる。
用いた超電導導体において、磁界を印加したときの安定
化材に関する抵抗率の測定値は、計算された抵抗率より
も２倍以上大きいことがわかっている。これは、低温に
おいて、銅のホール係数が負であり、アルミニウムのホ
ール係数が正であるため、銅とアルミニウムとの界面が
磁界に対して垂直であるとき、界面を介してホール電圧
が発生し、面内に渦電流が発生するためであると考えら
れる。
【００１１】したがって、渦電流を抑制し、磁界におけ
る実際の抵抗率が計算値に近づくことが望まれる。本発
明の目的は、高磁界中においても、安定化材に関する抵
抗率がさほど上昇せず、十分な安定性を維持できる超電
導導体を提供することにある。
る実際の抵抗率が計算値に近づくことが望まれる。本発
明の目的は、高磁界中においても、安定化材に関する抵
抗率がさほど上昇せず、十分な安定性を維持できる超電
導導体を提供することにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】本発明のアルミニウム安
定化超電導導体は、銅マトリクス中に超電導フィラメン
トを設けてなる超電導線材複数本と、超電導線材と接触
する安定化材と、複数本の超電導線材および安定化材を
覆う銅または銅合金のシースとを備え、安定化材が、純
度９９．９９％以上のアルミニウムをアルミニウムの
１，０００〜１０，０００倍の抵抗率を４．２Ｋにおい
て示す金属の薄膜で覆ったものからなることを特徴とす
る。この超電導導体において、安定化材と超電導線材と
の間、安定化材とシースとの間および超電導線材とシー
スとの間の少なくともいずれかにおいて外部磁場がほぼ
垂直に印加される部分に、アルミニウムの１，０００〜
１０，０００倍の抵抗率を４．２Ｋにおいて示す金属の
薄膜をさらに設けることができる。アルミニウムの１，
０００〜１０，０００倍の抵抗率を４．２Ｋにおいて示
す金属の薄膜は、その厚みが１００μｍ以下であること
が好ましい。
定化超電導導体は、銅マトリクス中に超電導フィラメン
トを設けてなる超電導線材複数本と、超電導線材と接触
する安定化材と、複数本の超電導線材および安定化材を
覆う銅または銅合金のシースとを備え、安定化材が、純
度９９．９９％以上のアルミニウムをアルミニウムの
１，０００〜１０，０００倍の抵抗率を４．２Ｋにおい
て示す金属の薄膜で覆ったものからなることを特徴とす
る。この超電導導体において、安定化材と超電導線材と
の間、安定化材とシースとの間および超電導線材とシー
スとの間の少なくともいずれかにおいて外部磁場がほぼ
垂直に印加される部分に、アルミニウムの１，０００〜
１０，０００倍の抵抗率を４．２Ｋにおいて示す金属の
薄膜をさらに設けることができる。アルミニウムの１，
０００〜１０，０００倍の抵抗率を４．２Ｋにおいて示
す金属の薄膜は、その厚みが１００μｍ以下であること
が好ましい。
【００１３】本発明に従うもう１つの超電導導体は、銅
マトリクス中に超電導フィラメントを設けてなる超電導
線材複数本と、超電導線材と接触する安定化材と、複数
本の超電導線材および安定化材を覆う銅または銅合金の
シースとを備え、安定化材が、純度９９．９９％以上の
アルミニウムをアルミニウムの１，０００〜１０，００
０倍の抵抗率を４．２Ｋにおいて示す金属の薄膜で覆っ
た第１の材料と、純度９９．９９％以上のアルミニウム
を銅の層で覆った第２の材料とからなり、第１の材料と
第２の材料が隣接して交互に配置されることを特徴とす
る。この導体において、安定化材と超電導線材との間、
安定化材とシースとの間および超電導線材とシースとの
間の少なくともいずれかにおいて外部磁場がほぼ垂直に
印加される部分に、アルミニウムの１，０００〜１０，
０００倍の抵抗率を４．２Ｋにおいて示す金属の薄膜を
さらに設けることができる。金属の薄膜の厚みは、１０
０μｍ以下であることが好ましい。
マトリクス中に超電導フィラメントを設けてなる超電導
線材複数本と、超電導線材と接触する安定化材と、複数
本の超電導線材および安定化材を覆う銅または銅合金の
シースとを備え、安定化材が、純度９９．９９％以上の
アルミニウムをアルミニウムの１，０００〜１０，００
０倍の抵抗率を４．２Ｋにおいて示す金属の薄膜で覆っ
た第１の材料と、純度９９．９９％以上のアルミニウム
を銅の層で覆った第２の材料とからなり、第１の材料と
第２の材料が隣接して交互に配置されることを特徴とす
る。この導体において、安定化材と超電導線材との間、
安定化材とシースとの間および超電導線材とシースとの
間の少なくともいずれかにおいて外部磁場がほぼ垂直に
印加される部分に、アルミニウムの１，０００〜１０，
０００倍の抵抗率を４．２Ｋにおいて示す金属の薄膜を
さらに設けることができる。金属の薄膜の厚みは、１０
０μｍ以下であることが好ましい。
【００１４】本発明に従うさらなる超電導導体は、銅マ
トリクス中に超電導フィラメントを設けてなる超電導線
材複数本と、超電導線材の安定化のため設けられ、純度
９９．９９％以上のアルミニウムからなる安定化材と、
複数本の超電導線材および安定化材を覆う銅または銅合
金のシースと、安定化材と超電導線材との間、安定化材
とシースとの間および超電導線材とシースとの間の少な
くともいずれかにおいて外部磁場がほぼ垂直に印加され
る部分に設けられ、アルミニウムの１，０００〜１０，
０００倍の抵抗率を４．２Ｋにおいて示す金属からなる
薄膜とを備えることを特徴とする。この導体において、
安定化材のアルミニウムは銅によって覆うことができ
る。金属からなる薄膜の厚みは、１００μｍ以下である
ことが好ましい。
トリクス中に超電導フィラメントを設けてなる超電導線
材複数本と、超電導線材の安定化のため設けられ、純度
９９．９９％以上のアルミニウムからなる安定化材と、
複数本の超電導線材および安定化材を覆う銅または銅合
金のシースと、安定化材と超電導線材との間、安定化材
とシースとの間および超電導線材とシースとの間の少な
くともいずれかにおいて外部磁場がほぼ垂直に印加され
る部分に設けられ、アルミニウムの１，０００〜１０，
０００倍の抵抗率を４．２Ｋにおいて示す金属からなる
薄膜とを備えることを特徴とする。この導体において、
安定化材のアルミニウムは銅によって覆うことができ
る。金属からなる薄膜の厚みは、１００μｍ以下である
ことが好ましい。
【００１５】本発明において、金属の薄膜は、アルミニ
ウムと同様にホール係数が正の材料からなることが好ま
しい。金属の薄膜は、たとえば、Ｃｕ−Ｎｉ合金、Ｃｕ
−Ｍｎ、Ｃｕ−Ｓｉ等の高抵抗金属から形成することが
できる。
ウムと同様にホール係数が正の材料からなることが好ま
しい。金属の薄膜は、たとえば、Ｃｕ−Ｎｉ合金、Ｃｕ
−Ｍｎ、Ｃｕ−Ｓｉ等の高抵抗金属から形成することが
できる。
【００１６】薄膜を形成する金属の４．２Ｋにおける抵
抗率は、４．２Ｋにおけるアルミニウムの抵抗率の１，
０００〜１０，０００倍である。倍率が１，０００倍を
下回れば、薄膜によって渦電流の発生を十分に抑制する
ことが困難になってくる。一方、倍率が１０，０００倍
を超えると、薄膜による抵抗値が大きくなり、導体の安
定化に影響を与えるようになる。
抗率は、４．２Ｋにおけるアルミニウムの抵抗率の１，
０００〜１０，０００倍である。倍率が１，０００倍を
下回れば、薄膜によって渦電流の発生を十分に抑制する
ことが困難になってくる。一方、倍率が１０，０００倍
を超えると、薄膜による抵抗値が大きくなり、導体の安
定化に影響を与えるようになる。
【００１７】本発明において、超電導フィラメントは、
ＮｂＴｉ等の合金系超電導材料から好ましく形成され
る。
ＮｂＴｉ等の合金系超電導材料から好ましく形成され
る。
【００１８】
【作用】本発明に従えば、特に、高純度のアルミニウム
と銅の間に高抵抗の金属からなる薄膜が設けられる。従
来、図１（Ａ）に示すように、アルミニウム１に銅２が
被覆された安定化材では、磁界Ｂ（矢印で示す）に対し
てアルミニウム１と銅２の間に矢印で示すような渦電流
が発生する。しかしながら、図１（Ｂ）に示すように、
本発明によってアルミニウム１を高抵抗金属３で覆え
ば、磁界Ｂに対して渦電流の発生は抑制される。
と銅の間に高抵抗の金属からなる薄膜が設けられる。従
来、図１（Ａ）に示すように、アルミニウム１に銅２が
被覆された安定化材では、磁界Ｂ（矢印で示す）に対し
てアルミニウム１と銅２の間に矢印で示すような渦電流
が発生する。しかしながら、図１（Ｂ）に示すように、
本発明によってアルミニウム１を高抵抗金属３で覆え
ば、磁界Ｂに対して渦電流の発生は抑制される。
【００１９】また、アルミニウムを被覆する高抵抗金属
の厚みを１００μｍ以下に抑えることは、上述した作用
と同様に渦電流を抑制する働きがあると考えられる。さ
らに、超電導状態から常電導状態に転移する際、この金
属膜が薄いほど、超電導材料からアルミニウムに電流が
移行しやすい。後述するように、この金属の厚みが１０
０μｍ以下であれば、磁界における抵抗率の実測値は計
算値により近くなる。高抵抗金属からなる薄膜の厚み
は、たとえば１〜１００μｍである。
の厚みを１００μｍ以下に抑えることは、上述した作用
と同様に渦電流を抑制する働きがあると考えられる。さ
らに、超電導状態から常電導状態に転移する際、この金
属膜が薄いほど、超電導材料からアルミニウムに電流が
移行しやすい。後述するように、この金属の厚みが１０
０μｍ以下であれば、磁界における抵抗率の実測値は計
算値により近くなる。高抵抗金属からなる薄膜の厚み
は、たとえば１〜１００μｍである。
【００２０】また、安定化材と超電導線材との間、安定
化材とシースとの間または超電導線材とシースとの間に
おいて外部磁場に対して垂直に配置される部分に、高抵
抗金属からなる薄膜を挟込めば、ホール効果による渦電
流の発生を効果的に低減することができる。
化材とシースとの間または超電導線材とシースとの間に
おいて外部磁場に対して垂直に配置される部分に、高抵
抗金属からなる薄膜を挟込めば、ホール効果による渦電
流の発生を効果的に低減することができる。
【００２１】
【実施例】まず、純度９９．９９％のアルミニウムに、
銅または銅合金（Ｃｕ−１０ｗｔ％Ｎｉ合金）を所定の
厚みでそれぞれ被覆した材料について、磁界７Ｔ、温度
４．２Ｋで、電気抵抗率を調べた。各素材自体の４．２
Ｋにおける抵抗率について、銅はρ≒４×１０-10 （Ω
・ｍ，ａｔ ７Ｔ）、アルミニウムはρ≒４×１０ -11
（Ω・ｍ，ａｔ ７Ｔ）、銅合金はρ≒１．５×１０-7
（Ω・ｍ，ａｔ ７Ｔ）であった。
銅または銅合金（Ｃｕ−１０ｗｔ％Ｎｉ合金）を所定の
厚みでそれぞれ被覆した材料について、磁界７Ｔ、温度
４．２Ｋで、電気抵抗率を調べた。各素材自体の４．２
Ｋにおける抵抗率について、銅はρ≒４×１０-10 （Ω
・ｍ，ａｔ ７Ｔ）、アルミニウムはρ≒４×１０ -11
（Ω・ｍ，ａｔ ７Ｔ）、銅合金はρ≒１．５×１０-7
（Ω・ｍ，ａｔ ７Ｔ）であった。
【００２２】３種類の線径のアルミニウムにそれぞれ被
覆される銅および銅合金の厚みを変え、４．２Ｋの温
度、７Ｔの磁場において複合材料の抵抗率を測定した。
表１に、アルミニウムの線径、アルミニウムおよび被覆
の体積率、ならびに被覆の厚みが異なる材料について、
計算された抵抗値Ｒｃ、測定された抵抗値Ｒｍおよびそ
れらの比Ｒｍ／Ｒｃをまとめて示す。
覆される銅および銅合金の厚みを変え、４．２Ｋの温
度、７Ｔの磁場において複合材料の抵抗率を測定した。
表１に、アルミニウムの線径、アルミニウムおよび被覆
の体積率、ならびに被覆の厚みが異なる材料について、
計算された抵抗値Ｒｃ、測定された抵抗値Ｒｍおよびそ
れらの比Ｒｍ／Ｒｃをまとめて示す。
【００２３】表から明らかなように、Ｃｕを被覆した場
合、電気抵抗率の測定値は、複合則に従った計算値とか
なり食い違っている。測定値は、最高で計算値の６倍に
達する。また、Ｒｍ／Ｒｃ比は、被覆の厚みによって変
わる。厚みが小さくなるとこの比は小さくなっていく。
被覆を、銅から高抵抗を有する銅合金に変えることによ
り、測定値は計算値に近づくことがわかる。
合、電気抵抗率の測定値は、複合則に従った計算値とか
なり食い違っている。測定値は、最高で計算値の６倍に
達する。また、Ｒｍ／Ｒｃ比は、被覆の厚みによって変
わる。厚みが小さくなるとこの比は小さくなっていく。
被覆を、銅から高抵抗を有する銅合金に変えることによ
り、測定値は計算値に近づくことがわかる。
【００２４】
【表１】
【００２５】図２は、表１に示すデータをグラフに表わ
したものである。グラフにおいて、縦軸はＲｍ／Ｒｃ比
を、横軸は被覆の厚さ（μｍ）を示している。図に示す
ように、高抵抗金属からなる被覆の厚みが１００μｍ以
下であれば、複合則に従った計算値とほぼ一致する電気
抵抗率が得られることがわかる。
したものである。グラフにおいて、縦軸はＲｍ／Ｒｃ比
を、横軸は被覆の厚さ（μｍ）を示している。図に示す
ように、高抵抗金属からなる被覆の厚みが１００μｍ以
下であれば、複合則に従った計算値とほぼ一致する電気
抵抗率が得られることがわかる。
【００２６】以上の結果を踏まえて、ＮｂＴｉ合金フィ
ラメントと銅で構成される直径２．５６ｍｍφの超電導
線材を８本平角に撚合わせ、その周囲に安定化材を２０
本撚合わせ、さらに得られた撚線を補強用の銅シース内
に収めてはんだで接着した導体を製造した。導体の断面
構造を図３に示す。超電導導体１０は、撚合わされた８
本のＣｕ／ＮｂＴｉ超電導線１１を有する。撚合わされ
た超電導線１１は、２０本の安定化材１２で覆われ、安
定化材１２はＣｕシース１３で被覆される。Ｃｕシース
１３内に収められた線材ははんだで接合されている。
ラメントと銅で構成される直径２．５６ｍｍφの超電導
線材を８本平角に撚合わせ、その周囲に安定化材を２０
本撚合わせ、さらに得られた撚線を補強用の銅シース内
に収めてはんだで接着した導体を製造した。導体の断面
構造を図３に示す。超電導導体１０は、撚合わされた８
本のＣｕ／ＮｂＴｉ超電導線１１を有する。撚合わされ
た超電導線１１は、２０本の安定化材１２で覆われ、安
定化材１２はＣｕシース１３で被覆される。Ｃｕシース
１３内に収められた線材ははんだで接合されている。
【００２７】このような構成について、表２に示す６種
類の導体（実施例１〜５、比較例）が実験のため作成さ
れた。
類の導体（実施例１〜５、比較例）が実験のため作成さ
れた。
【００２８】実施例１の導体は、２０本の安定化材のう
ち、１０本が９９．９９％の純度のアルミニウムにＣｕ
−１０ｗｔ％Ｎｉ合金を被覆したものであり、残りの１
０本が、９９．９９％の純度のアルミニウムにＣｕを被
覆したものである。被覆の厚みは、ともに７０μｍであ
った。アルミニウムの線径は、２．０５ｍｍであった。
これらの安定化材は、図４に示すように、超電導線の回
りに交互に配置された。すなわち、Ｃｕ／Ａｌ安定化材
１２ａの隣にはＣｕＮｉ／Ａｌ安定化材１２ｂ、その隣
にはＣｕ／Ａｌ安定化材１２ａが設けられた。
ち、１０本が９９．９９％の純度のアルミニウムにＣｕ
−１０ｗｔ％Ｎｉ合金を被覆したものであり、残りの１
０本が、９９．９９％の純度のアルミニウムにＣｕを被
覆したものである。被覆の厚みは、ともに７０μｍであ
った。アルミニウムの線径は、２．０５ｍｍであった。
これらの安定化材は、図４に示すように、超電導線の回
りに交互に配置された。すなわち、Ｃｕ／Ａｌ安定化材
１２ａの隣にはＣｕＮｉ／Ａｌ安定化材１２ｂ、その隣
にはＣｕ／Ａｌ安定化材１２ａが設けられた。
【００２９】実施例２の導体は、２０本の安定化材のす
べてが９９．９９％の純度のアルミニウム線をＣｕ−１
０ｗｔ％Ｎｉ合金で被覆したものであった。被覆の厚み
は７０μｍ、アルミニウム線の径は２．０５ｍｍであっ
た。
べてが９９．９９％の純度のアルミニウム線をＣｕ−１
０ｗｔ％Ｎｉ合金で被覆したものであった。被覆の厚み
は７０μｍ、アルミニウム線の径は２．０５ｍｍであっ
た。
【００３０】実施例３の導体において、２０本の安定化
材はすべて９９．９９％アルミニウムが７０μｍの厚み
のＣｕで被覆されたものであった。しかしながら、図５
に示すように、Ｃｕシース１３と安定化材１２との間、
および安定化材１２と超電導線１１との間において、外
部磁場Ｂ（矢印で示す）に対して垂直に配置される部分
Ｐ1 およびＰ2 （黒く塗られた太い線で示す）に厚み７
μｍのＣｕ−１０ｗｔ％Ｎｉ合金箔を挟込ませた。
材はすべて９９．９９％アルミニウムが７０μｍの厚み
のＣｕで被覆されたものであった。しかしながら、図５
に示すように、Ｃｕシース１３と安定化材１２との間、
および安定化材１２と超電導線１１との間において、外
部磁場Ｂ（矢印で示す）に対して垂直に配置される部分
Ｐ1 およびＰ2 （黒く塗られた太い線で示す）に厚み７
μｍのＣｕ−１０ｗｔ％Ｎｉ合金箔を挟込ませた。
【００３１】実施例４の導体においては、実施例３と同
様に厚み７μｍのＣｕＮｉ合金箔を挟込ませた上に、実
施例１と同様に２種類の安定化材を配置した。
様に厚み７μｍのＣｕＮｉ合金箔を挟込ませた上に、実
施例１と同様に２種類の安定化材を配置した。
【００３２】実施例５の導体においては、実施例３と同
様に厚み７μｍのＣｕＮｉ合金箔を挟込ませた上に、実
施例２と同様にＡｌをＣｕＮｉ合金で覆った安定化材を
用いた。
様に厚み７μｍのＣｕＮｉ合金箔を挟込ませた上に、実
施例２と同様にＡｌをＣｕＮｉ合金で覆った安定化材を
用いた。
【００３３】比較例の導体において、２０本の安定化材
は、すべて直径２．０５ｍｍの９９．９９％アルミニウ
ム線が厚さ７０μｍのＣｕで覆われたものであった。
は、すべて直径２．０５ｍｍの９９．９９％アルミニウ
ム線が厚さ７０μｍのＣｕで覆われたものであった。
【００３４】以上６種類の導体について、超電導体以外
の安定化材を主とする導体の抵抗率に関し、計算値と実
測値を求めた。計算において、Ａｌの抵抗率として４×
１０ -11 （Ω・ｍ）、Ｃｕの抵抗率として４×１０-10
（Ω・ｍ）を用いた。計算値は、並列された電気抵抗の
複合則に基づいて求めた。一方、抵抗率の測定は、４．
２Ｋの温度、７Ｔの磁界下において行なわれた。
の安定化材を主とする導体の抵抗率に関し、計算値と実
測値を求めた。計算において、Ａｌの抵抗率として４×
１０ -11 （Ω・ｍ）、Ｃｕの抵抗率として４×１０-10
（Ω・ｍ）を用いた。計算値は、並列された電気抵抗の
複合則に基づいて求めた。一方、抵抗率の測定は、４．
２Ｋの温度、７Ｔの磁界下において行なわれた。
【００３５】表２から明らかなように、適当な厚みのＣ
ｕＮｉ合金膜をアルミニウムと銅の間に挟込むことによ
り、導体断面内の渦電流が抑えられ、複合則に従う電気
抵抗率を得られることがわかった。
ｕＮｉ合金膜をアルミニウムと銅の間に挟込むことによ
り、導体断面内の渦電流が抑えられ、複合則に従う電気
抵抗率を得られることがわかった。
【００３６】
【表２】
【００３７】
【発明の効果】以上説明したように、本発明に従う超電
導導体では、高磁界下においても十分な安定性を保持で
きる。クエンチングに対しても、期待どおりの効果をも
たらすことができる。本発明の導体は、高磁場下におい
て、大電流が流れる核融合または超電導エネルギ貯蔵シ
ステム用のコイルに高い信頼性をもたらすものである。
導導体では、高磁界下においても十分な安定性を保持で
きる。クエンチングに対しても、期待どおりの効果をも
たらすことができる。本発明の導体は、高磁場下におい
て、大電流が流れる核融合または超電導エネルギ貯蔵シ
ステム用のコイルに高い信頼性をもたらすものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】複合導体において発生される渦電流を示す模式
図である。
図である。
【図２】アルミニウムに種々の厚みの銅または銅合金を
被覆した材料について、抵抗率の測定値と計算値との比
と、被覆の厚みとの関係を示す図である。
被覆した材料について、抵抗率の測定値と計算値との比
と、被覆の厚みとの関係を示す図である。
【図３】実施例において作製された超電導導体の構造を
示す概略断面図である。
示す概略断面図である。
【図４】実施例１の導体について、安定化材の配置を説
明するための概略断面図である。
明するための概略断面図である。
【図５】実施例３の導体について、ＣｕＮｉ合金膜の配
置を説明するための概略断面図である。
置を説明するための概略断面図である。
１ アルミニウム ２ 銅 ３ 高抵抗金属 １０ 超電導導体 １１ 超電導線 １２ 安定化材 １３ Ｃｕシース
Claims (9)
- 【請求項１】 銅マトリクス中に超電導フィラメントを
設けてなる超電導線材複数本と、 前記超電導線材と接触する安定化材と、 前記複数本の超電導線材および前記安定化材を覆う銅ま
たは銅合金のシースとを備え、 前記安定化材が、純度９９．９９％以上のアルミニウム
を前記アルミニウムの１，０００〜１０，０００倍の抵
抗率を４．２Ｋにおいて示す金属の薄膜で覆ったものか
らなることを特徴とする、アルミニウム安定化超電導導
体。 - 【請求項２】 前記安定化材と前記超電導線材との間、
前記安定化材と前記シースとの間および前記超電導線材
と前記シースとの間の少なくともいずれかにおいて外部
磁場がほぼ垂直に印加される部分に設けられ、前記アル
ミニウムの１，０００〜１０，０００倍の抵抗率を４．
２Ｋにおいて示す金属からなる薄膜をさらに備えること
を特徴とする、請求項１記載のアルミニウム安定化超電
導導体。 - 【請求項３】 前記薄膜の厚みが、１００μｍ以下であ
ることを特徴とする、請求項１または２記載のアルミニ
ウム安定化超電導導体。 - 【請求項４】 銅マトリクス中に超電導フィラメントを
設けてなる超電導線材複数本と、 前記超電導線材と接触する安定化材と、 前記複数本の超電導線材および前記安定化材を覆う銅ま
たは銅合金のシースとを備え、 前記安定化材が、純度９９．９９％以上のアルミニウム
を前記アルミニウムの１，０００〜１０，０００倍の抵
抗率を４．２Ｋにおいて示す金属の薄膜で覆った第１の
材料と、純度９９．９９％以上のアルミニウムを銅の層
で覆った第２の材料とからなり、 前記第１の材料と前記第２の材料が、隣接して交互に配
置されることを特徴とする、アルミニウム安定化超電導
導体。 - 【請求項５】 前記安定化材と前記超電導線材との間、
前記安定化材と前記シースとの間および前記超電導線材
と前記シースとの間の少なくともいずれかにおいて外部
磁場がほぼ垂直に印加される部分に設けられ、前記アル
ミニウムの１，０００〜１０，０００倍の抵抗率を４．
２Ｋにおいて示す金属からなる薄膜をさらに備えること
を特徴とする、請求項４記載のアルミニウム安定化超電
導導体。 - 【請求項６】 前記薄膜の厚みが１００μｍ以下である
ことを特徴とする、請求項４または５記載のアルミニウ
ム安定化超電導導体。 - 【請求項７】 銅マトリクス中に超電導フィラメントを
設けてなる超電導線材複数本と、 前記超電導線材の安定化のため設けられ、純度９９．９
９％以上のアルミニウムからなる安定化材と、 前記複数本の超電導線材および前記安定化材を覆う銅ま
たは銅合金のシースと、 前記安定化材と前記超電導線材との間、前記安定化材と
前記シースとの間および前記超電導線材と前記シースと
の間の少なくともいずれかにおいて外部磁場がほぼ垂直
に印加される部分に設けられ、前記アルミニウムの１，
０００〜１０，０００倍の抵抗率を４．２Ｋにおいて示
す金属からなる薄膜とを備えることを特徴とする、アル
ミニウム安定化超電導導体。 - 【請求項８】 前記アルミニウムが銅の層によって覆わ
れることを特徴とする、請求項７記載のアルミニウム安
定化超電導導体。 - 【請求項９】 前記薄膜の厚みが、１００μｍ以下であ
ることを特徴とする、請求項７または８記載のアルミニ
ウム安定化超電導導体。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6067271A JPH07282649A (ja) | 1994-04-05 | 1994-04-05 | アルミニウム安定化超電導導体 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6067271A JPH07282649A (ja) | 1994-04-05 | 1994-04-05 | アルミニウム安定化超電導導体 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07282649A true JPH07282649A (ja) | 1995-10-27 |
Family
ID=13340139
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6067271A Withdrawn JPH07282649A (ja) | 1994-04-05 | 1994-04-05 | アルミニウム安定化超電導導体 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH07282649A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2010218736A (ja) * | 2009-03-13 | 2010-09-30 | Furukawa Electric Co Ltd:The | 平角超電導成形撚線及びその製造方法 |
-
1994
- 1994-04-05 JP JP6067271A patent/JPH07282649A/ja not_active Withdrawn
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2010218736A (ja) * | 2009-03-13 | 2010-09-30 | Furukawa Electric Co Ltd:The | 平角超電導成形撚線及びその製造方法 |
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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: 20010605 |