JPS59101704A - 超電導導体及びその製作方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は超電導導体、及びその製作方法に係シ、特に常
磁性塩類を第三の物質として含む超電導導体、及びその
製作方法に関するものである。

最近、磁気閉込め方％、Ｊ核融合装置や高エネルギー加
速器においては超電導マグネットを適用することが考え
られている。しかし、核融合、装置において、プラズマ
と超電導マグネットが実際に組み合わされることを考え
ると、両者の相互作用、例えば、プラズマを立ち上げる
ときの変流器コイルからの急変する磁界（１０〜５０Ｔ
／８）、乱流加熱用コイルからの変動磁界（ｓｏｏｏ〜
１００００Ｔ／Ｓ　）　、プラズマが突然に消失（ディ
スラプション）するときの変化磁界（数百〜数千Ｔ／Ｓ
）などによる交流損失や、さらに炉が燃焼したときの放
出粒子による核加熱で超電導コイルが著しく加熱される
可能性が極めて高く、超電導コイルが常電導に転移する
危険性がある。同様なことが高エネルギー加速器に使わ
れる超電導マグネットにおいても考えられる。すなわち
、加速粒子が軌道常 をはずれ、超電導マグネットに入射すると１超電導に転
移する恐れがある。上記変動磁界は電磁気的にシールド
され、核加熱や入射粒子はしかるべき遮蔽体でシールド
するよう配慮されることは当然のことであるが、それで
も安全にシールドしきれるものでないことを考えると、
超電導体そのものの安定性を確保すべく工夫を施さなけ
ればならない。

のような良導体である常電導体と、ニオブ・チタンやニ
オブ３スズのような超電導体とで構成され、それらの断
面積を比べると、前者は後者の数倍が゛ら数十倍の範囲
であった。従って、超電導導体のもつ熱容量は常電導体
の比熱と体積でほとんど決定される。

第１図（ａ）、　（ｂ）は従来の超電導導体を示す。第
、１図（ａ）は断面円形状の超電導導体１を、第１図中
）は断面矩形状の超電導導体１を示すが、いずれも超電
導体２の周囲を常′亀導体３で覆って構成される。

このような第１図（ａ）、（ｂ）に示す超電導導体１は
、超電導体２がニオブ・チタン、常電導体３が銅であシ
、ニオブ・チタンと銅の重量比を１＝２０とし、冷媒温
度（通常液体ヘリウムが使われる）を４．２に、ニオブ
・チタンの臨界温匿をＩＯＫとしたとき、超電導導体１
のもつ熱容量は〜３　ｍ　Ｊ／Ｉｔである。すなわち、
瞬間的に断熱的にこれだけの入熱があると、この超電導
コイルは常電導に転移してしまう。ところが、上記の諸
現象によって超電導導体１に入る熱量は、炉の運転条件
や炉自体の規模にもよるが、上記値を上廻ることがあシ
、炉に超電導コイルを適用するが非常に離しいものとな
る。

このような問題に対処したものとして、第２図（ａ）、
　（ｂ）に示すものが提案されている。即ち、第２図（
ａ）、Φ）に示す超電導導体１は、第１図（ａ）、（ｂ
）νこ対応するものであるが、超電導導体１の極低温に
おける熱容量を大幅に増大させるために、常磁性塩類４
を超電導導体１の構成物質として加えたものである。第
２図（ａ）は超電導体２と常電導体３との間に常磁性塩
類４を設置したもの、第２図中）は断面矩形状の長辺方
向の超電導体２と常電導体３との間に常磁性塩類４を設
置したものである。この常磁性塩類４は、電気的には絶
縁体で、熱的には良導体ではない。代表的なものとして
ＨＯｘＴ　１２０７ＭｎＮＨａＴｕｔｔＯｎ塩、　Ｆｅ
ＮＨ４明ばん、ＣｒＫ明ばんなどがある。この後王者は
ＩＫ以下で磁化に伴う比熱が極めて大きく、銅の比熱の
数百倍から数千倍に達し、断熱消磁法の冷媒体として使
用されている。また、超電導コイルは通常４．２にで使
用されることが多く、時には１．８にで使用されること
もあるが、この附近の温度領域でＨＯ＊ＴｊｓＯｙをつ
かうと銅に比べ比熱は〜１００倍もメジ、超電導導体の
熱容量を大幅に改善できる。ところが、通常、常磁性塩
類４は無機の結晶体で吸湿性が強く、極めてもろく、金
属と一緒に線材のような形に加工成形することは極めて
困難である。特に、第２図（ａ）、φ）のように、超電
導導体ｌの中央付近に常磁性塩類４を配置して線引き加
工すると、断面内の均質性を保つことが極めて困難で伸
線加工中の断線の原因になったり、超電導特性にばらつ
きが生ずる原因になシ、はとんど実用性にとほしかった
。

本発明は上述の点に鑑み成されたもので、その目的とす
るところは、常磁性塩類を用いて熱容量を改善したもの
であっても、伸線加工を可能とし、かつ、超電導コイル
ばらつきがないようにして実現性大の超電導導体、及び
その製作方法を提供するにある。

本発明は超電導体と常電導体とからなる複合超電導導体
に該導体の極低温における熱容量を増大させるために設
けられた常磁性塩類を、導体の長手方向に常゛亀導体片
と交互に配置した超電導導体、及び超電導体とこれを覆
う常電導体との間の空間に、常磁性塩類と常電導体片を
挿入し加圧充填した後一端を封じ真空排気し、その後他
端も封じて〜゛原型導体を完成し、これを伸線加工する
超電導導体の製作方法とすることによシ、所期の目的を
達成するように成したものである。

以下、図面の実施例に基づいて本発明の詳細な説明する
。尚、符号は従来と同一のものは同符号を使用する。

第３図（ａ）、φ）に本発明の超電導導体の一実施例を
示す。第３図（ａ）は断面円形、第３図中）は断面矩形
状の実施例であシ、いずれの場合も超電導体２と常電導
体３、及び常磁性塩類４との組合せで構成されるが、本
実施例では常磁性塩類４を常電導体片５と長手方向に交
互に積層して超電導導体１を形成している。

このような本実施例の構成とすることＫよシ、常磁性塩
類４を用いたことによる熱容量の改善という当初の目的
が達成される 体片５と交互に積層され が容易にな名と共に、断線や線径のむらあ発生がほとん
ど解消され、従□って、超電導特性にばらつきがないり
）で実現性の高い超電導導体が得られる。

特に、これを超電導マグネットに適用すれば数Ｊ／ｇ程
度の発熱があっても、導体の温度上昇を小さく抑えるこ
とができ、急激な冷媒の蒸発を伴やことなく、安定な超
電導マグネット・システムを得るくとができるため、核
融合炉や高エネルギー加速器に超電導マグネットが適用
されるとき、かかる超電導溝□体を用いたマグネットは
極めて有用となる。

尚、上記実施例におｉる常電導体片５は、その外−に配
置される常電導体３と□同一物質か、もしかかる□配置
構成をと暮ことにより、常磁性塩類４の吸温性の欠点を
解消でき、がっ、常磁性塩類４で囲まれた内部の超電導
体２が熱的に外部と接続され熱放散が良好になル、超電
導導体１の特性を著しく改善できる。

次に、本発明の他の実施例を第４図に示す。該図の実施
例は、第３図における常電導体片５を螺線状に改め、そ
のピッチの空間部分に常磁性塩類４を充填したこと空特
徴である。□第３図に比べ、更に伸線加工が容易になシ
、断線？確率が低下し、線径むらも少なくすることがで
きるし、線材をツイスト加工する時にも線径むらの発生
を著しく抑制できる利点がある。

次に、上記した実施例における超電導導体の製作方法に
ついて説明する。

まず、伸線に入る前の段階で、常電導体３と超電導体２
（一部分常電導体をふくむ）の間の空間に常磁性塩類４
と常電導体片５を挿入し加圧充填し、その後、一端を封
じ真空排気し、更にその後他端も封じて原型導体（ビレ
ット）を完６成し、これを伸線加工することにょル、上
記した超電導導体は得られる。特に超電導導体１が第３
図中）の如く平角断面を有する場合の製法は多穐考えら
れるが、基本的忙は常電導体３と超電導体２との間に設
けられた穴に常磁性塩類４と常電導体片５を交互につめ
てこれを平角状に伸線加工することで得られるが、常電
導体３々常磁性塩類４を−っの要素として構成し、一部
分常電導体をふくむ超電導体２をもう〒つの要素として
構成し、それぞれを最終寸法、または途中寸法まで伸線
加工し複合化してもよい。尚、途中寸法まで伸線加工し
複合化した場合は、複合化のあメ更に伸線加工して最終
寸法に仕上げる。また、特に実施例に示さなかったが、
製作工程上必要となる第４の常電導体を備えたものであ
っても本発明に含まれることは言うまでもない。

以上説明し・九本うＦ！ＡＩ）超電導導体、及びその製
作方法によれば、超電導体と常電導体とからなる複合超
を一導一に、該導体の極、低温における熱容量を増大さ
せるために設けられた常磁性塩類を導体の長手方向に常
電導体片と交互に配置した超電導導体、及び超電導体と
これを覆う常電導体との間の空間に、常磁性塩類と常１
！Ｌ導体片を挿入し加圧充填した後一端を封じ真空排気
し、その後他端も封じて原型導体を完成し、これを伸線
加工する超電導導体の製作方法としたものであるから、
常磁性塩類を用いているので熱容量が改善されることは
勿論、常電導体片と交互に積層されていることよシ伸線
加工が可能となシ、断線中線径のむらの発生がほとんど
解消され、従って、超電導特性にばらつきがなくなるの
で実現性の高いものが得られ、此種超電導導体には非常
に有効である。

【図面の簡単な説明】

第１図、及び第２図は従来の超電導導体を示し、（ａ）
は断面円形状、Φ）は断面矩形状の斜視図、第３図は本
発明の超電導導体の一実施例を示し、（ａ）は断面円形
状、０）は断面矩形状のものを断面して示す斜視図、第
４図は本発明の他の実施例を示し、断面円形状のものを
一部破断して示す斜視図である。 １・・・超電導導体、２・・・超電導体、３・・・常電
導体、４・・・常磁性塩類、５・・・常電導体片。 乃／ｆＪ （Ｑ）（ｂ）

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、超電導体と、該超電導体の安定化を図るための常電
   導体とからなる複合超電導導体に、該導体の極低温にお
   ける熱容量を増大させるための常磁性塩類を備えてなる
   超電導導体において、前記常磁性塩類は、導体の長手方
   向に常電導体片と交互に配置されていることを特徴とす
   る超電導導体。 ２、前記超電導体と常電導体は断面円形状をなし、該超
   電導体周囲の長手方向に常磁性塩類と常電導体片を交互
   に配置し、更にそめ周囲を前記常電導体で被覆してなる
   ことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の超電導導
   体。 ３、前記超電導体と常電導体は断面円形状をなし、該超
   電導体周囲の長手方向に常電導体片を螺旋状に配置し、
   更にその周囲を前記常電導体で被覆すると共に、該常電
   導体を被覆することによシ形成される空間に前記常磁性
   塩類を充填して形成することを特徴とする特許請求の範
   囲第１項記載の超電導導体。 ４、前記常電導体のほぼ中央部に超電導体を配置して断
   面矩形状に形成され、その長辺方向の前記超電導体と常
   電導体との間の長手方向に１前記常磁性塩類と常電導体
   片を交互に配置して形成することを特徴とする特許請求
   の範囲第１項記載の超電導導体。 ５、超電導体とこれを覆う常電導体との間の゛空間に、
   常磁性塩類と常電導体片を挿入し加圧充填した後一端を
   封じ真空排気し、その後他端も封じて原型導体を完成し
   、これを伸線加工することを特徴とする＠電導導体の製
   作方法。