JPS62110208A - 複合多芯超電導線 - 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】 ［産業上の利用分野］ この発明は、複合多芯超電導線に関するものＣ１特に、
常電導金属中に複数の超電導金属フィラメン］−が埋め
込まれた複合多芯超電導線に関するものである。

［従来の技術に オブ・チタン（Ｎｂ　Ｔｉ　）合金を材料とする合金系
の超電導線は、Ｎｂ　Ｔ１合金のような超電導金属に銅
などの安定化材を被覆した複数の素線を大型鋼管の中に
多数本挿入し、押出加工によって縮径し、その後、熱処
理と伸線加工とを繰返し行なうことによって、製造され
る。上述した熱処理は、超電導金属フィラメントの内部
に転位セルや析出相等のピン止め点を生成するものであ
り、これによって、臨界電流密度Ｊｃが高められる。

他方、Ｎｂ、Ｓｎを代表どする化合物系の超電導線では
、結晶粒界がピン止め点の主役となり、最終線径におい
て超電導化合物層を形成し、微細結晶粒を作ることによ
り、高い臨界電流密度Ｊｃを冑ている。

［発明が解決しようとする問題点］ 上述したように、たとえばＮｂＴｉ超電導線に８３いて
は、熱処理の温度と時間を最適化したり、熱処理を複数
回行＜【うことによつ〔、臨界電流密度ＪｃがあるＰｉ
１度高められている。

また、Ｎｂ　、Ｓｎ超電導線においては、Ｔｉ等の第３
元素の添加により結晶粒を微細化し、それによって臨界
電流密度Ｊｃのある程度の向上が確認され【いる。

しかしながら、以上のような努力にもかかわらず、臨界
電流密度Ｊｃの値が成るレベルより飛躍的に向上するこ
とはなかった。

そこで、この発明は、従来の値より格段に高い臨界電流
密度Ｊｃを持つ超電導線を提供しようとするものである
。

Ｅ問題点を解決するための手段」 本発明者は、上記の問題点を解決すべく鋭意研究した結
果、従来のものより高い臨界電流密度ＪＣを示す超電導
線を得た。

すなわら、この発明は、贋ｆｆｉ導金颯中に複数のｉＢ
電導金属フーＣラメントが埋め込まれた複合多芯超電導
線において、超電導金属フィラメントの内部に常電￥ｓ
位属フィラメントが埋め込まれていることを特徴とする
ものである。

このことを、この発明にかかる複合多芯超電導線の原理
的な横断面を示す第１図に基づき説明すると、常電導金
属マトリクス１中には、複数の超電導金属フィラメント
２が埋め込まれている。この超電導金属フィラメント２
の拡大断面が、第１図の右側に示されＣいるが、この超
電導金属フィラメント２の内部には、さらに、常電導金
属フィラメント３が埋め込まれている。

好ましい実施例では、第１図の右側に拡大して示された
ように、常電導金属フィラメント３は、横断面内で三角
格子を形成している。

［作用］ この発明による複合多芯超電導線において、臨界電流密
度ＪＣの向上は、次のように解釈することができる。

一般に、第１種不均質超電導体では、下部臨界磁場ＨＣ
７を越えると、！４ｉ場が磁束ｍ子の形で侵入を１Ｆｉ
Ｉ始する。そして、この磁束量子には、外部電流を流し
始めると、ローレンツ力Ｆ　Ｌが動く。

しかし、磁束量子の動きを阻止するピン止め力Ｆ１）−
，１−８により、ＦＬ−Ｆｌ）の条件で決まる臨界電流
１ｃまで完全導電性が保たれる。

このピン止め力の起因となるピン止め点が、第１図に示
すような常ｔｉｔ導金属フィラメント３によって実現さ
れるものと推測される。

また、仮にこのビンｌＬめ力の起因となるピン止め点が
、三角格子を形成する渦系と呼ばれる磁束１子線に重な
っＣいれば、臨界電流１ｃはざらに飛躍的に向上すると
考えられる。

［発明の効果１ この発明によれば、超電導金属フィラメントの直径と間
隔を段５１時点でａＩＩＩＩＩＩできるので、臨界電流
密度Ｊｃを飛躍的に高めることができる。したがつＣ１
従来のものに比べて、高性能の超電導線を得ることがで
きる。

また、従来、合金系の超ｔＳ線において、ピンｌトめ点
として機能する析出相や転位セルを増加さμるために行
なわれていた熱地］ｌや、化合物系の超電ｙｓ線におけ
る第３元素の添加のような作業が不要どなる。したがっ
て、！Ｉｌ造コストの低減を図ることができる。

上述した合金系のたとえばＮｂＴｉ超電導線において、
熱処理が不要となったことにＩ′ｌＱ連して、次のよう
な効果もｆｆｌ侍できる。すなわら、ＮｂＴｉ超電Ｓ線
の臨界電流密度ＪＣを高めるために熱処理が施されるが
、これにより、α−Ｔ１が析出し、加工性が悪くなる。

したがって、伸線工程においｒＮｂ　Ｔｉ　フィラメン
トの断線がＲ１し、この断線に起因して、臨界電流密度
が劣化ツる。また、熱処理は、Ｎｂ　Ｔｉ合金と常電導
金属との拡散反応も生じさ往る。この拡散反応は、Ｎｂ
Ｔｉ合金の超電導性を阻古づる方向に動く。これらのこ
とから、成る場面では、臨界？ｎｎ重密度ｃを高めるた
めに行なわれていた熱処理が、かえって、この臨界電流
密度Ｊｃを低下させる原因となっていたが、この発明で
は、熱処理が不要であるので、そのような懸念は全くな
くなる。

また、熱処理が、前述のように、Ｎｂ　Ｔｉ超電導線の
加工性を悪くしていたが、このような熱処理がなければ
、超電導線の加工性は良好に保たれる。″したがって、
超電導金属フィラメントをより細く加工することができ
、それによって、ヒステリシスロスに代表されるＡＣロ
スが小さくなる。

そのため、商用周波数で使用される交流機４への応用も
期待できる。なお、従来から超電導線が用いられている
分野、たとえば核磁気共鳴断層撮影装置のマグネットあ
るいは高エネルギ加速器などに用いられる超電導線とし
ても利用できるのはもちろんである。

また、この発明によれば、臨界電流密度Ｊｃが高いため
、所望の臨界電流を得るのに必要な超電導金属が少量で
潤むので、その点においても、コストの低下を１１１１
　侍することができる。

［実施例］ 本発明者は、この発明にかかる超ｍ導線を試作し、良好
な＠界雷流密度Ｊｃを持つ線材を（ｑだ。

以下に、実施例に従って説明する。

第２図の左側に示すように、ＣｕＮｉバイブ４内におい
て、Ｎｂ　Ｔｉセグメン１−５とＣｕＮ１セグメント６
とを集合・複合化した超電導金属フィラメント７を、右
側に示すように、（：、ｕｐ４：バイブε３内で１２７
本束ねて多芯線とし、線材９を作製した。このとき、各
超電８Ｂ金属フイラメントの中には、常電導金属フィラ
メントが３８本挿入されている。

線材９は、直径７３ｒａｗｒより縮径・伸縮加工が施さ
れ、最終線径で０．９Ｌｎｖ（Ｄ線材となった。このと
き、ＮｂＴｉフィラメントの直径は約２３μｍで、その
内部のＱｕＮｔフィラメントの直径は約０．００６μｍ
すなわち約６０Ａどなっていた。

、Ｆ述した縮径・伸縮加工の途中、Ｉ！径のいくつか異
なるサンプルを採取して、熱地ＩＩを行なわずに、臨界
電流密度Ｊｃを、２Ｔｅｓｌａの外部ｌｌ揚場中測定し
、その結果を第３図に示した。

第３図に示すように、常電導金属のフィラメント径が１
８０△のときに：　２Ｔｅｓｌ、１での臨界ｆｆｉ流ｒ
！Ｉ！ｒ！ＩＪｃが最大になる。この１ａは、従来、熱
処理等によって得られている従来実ｌＩｈ値の２倍もの
値であり、この発明にかかる構成を持つ超電導線が優れ
た性能を有することが示された。

また、この実施例では、常電導金属のフィラメント径が
１８０Ａのとき、当該フィラメン１−の間隔は６００△
であったが、これら２つのパラメータを最適化すること
により、今後、飛躍的に臨界電流密度Ｊｃが向上するこ
とが考えられる。

さらに、上述の実施例では、常電導金属セグメントと超
電導金属セグメンｌ〜とを果合する方法で超電導フィラ
メントを作製したが、代わりに、常電導金属棒に超゛市
導金属パイプを被覆し、それを集合する方法なども考え
られる。なお、コストの面からは、前述した実施例の方
法が最も実際の製造に適するものである。

この発明において用いられる超電１１　、＆属は、Ｎｂ
　、Ｎｂ　Ｔｉ　、Ｔａなとの合σ系超電導体が好まし
い。ビン止め点となる常電導金属は数１０八まで縮径さ
れる必要があり、複合化された超電導金属も加工性の良
好なもののｈが好ましいからである。

しかし１．【がら、化合物系超電導体にも、この発明を
適用することができる。化合物の形成は、最終ｒｌＡ径
を１！′７だときに実行し、その場合、熱処理温度と時
間とを最適化することにより、内部に含まれる常ｆｆｉ
導金属フィラメントの大きさや間隔を制＊ｔ＋　するこ
とが可能である。

さらに、この発明にかかる超電導線に含まれる常電導金
属フィラメントは、その長さｂ向に連続的に断線なく存
在する必バはない。なお、常電導金属としては、前述し
た銅、銅合金のほか、アルミニウムなども用いることが
できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、この発明による複合多芯超電導線の横断面を
拡大して示した図である。第２図は、この発明の一実施
例で製造された複合多芯超電導線の横断面を図解的に示
したものである。第３図は、超電導金属のフィラメント
径と臨界電流Ｗｉ度Ｊｃとの関係とを示すグラフである
。 図において、１は常電導金属マトリクス、２゜７は超電
８Ｂ金属フイラメント、３は常電′Ｓ金属フィラメント
、５はＮｂＴｉｔグメント、６はＱｕＮｉｔ？グメント
である。 第１図 −！、Ｓ

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）常電導金属中に複数の超電導金属フィラメントが
   埋め込まれた複合多芯超電導線において、 超電導金属フィラメントの内部に常電導金属フィラメン
   トが埋め込まれていることを特徴とする、複合多芯超電
   導線。
2. （２）超電導金属フィラメントが横断面で三角格子を形
   成している、特許請求の範囲第１項記載の複合多芯超電
   導線。