JPS62271305A - 超電導ケ−ブル導体 - Google Patents
超電導ケ−ブル導体Info
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- JPS62271305A JPS62271305A JP61114455A JP11445586A JPS62271305A JP S62271305 A JPS62271305 A JP S62271305A JP 61114455 A JP61114455 A JP 61114455A JP 11445586 A JP11445586 A JP 11445586A JP S62271305 A JPS62271305 A JP S62271305A
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- cable conductor
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Links
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Classifications
-
- 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
- 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
Landscapes
- Superconductors And Manufacturing Methods Therefor (AREA)
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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
３、発明の詳細な説明
［産業上の利用分野］
この発明は、Ｃｕ安定化化合物系超電導素線を撚り合わ
せた超電導ケーブル導体に関するものである。
せた超電導ケーブル導体に関するものである。
［従来の技術］
超電導を応用した核融合やエネルギ貯蔵等の分野におい
ては、高磁界用の大容量導体の要望が益々強まってきて
いる。従来実用の超電導線として、約９Ｔ以下ではＮｂ
Ｔｉ超電導体が用いられ、それ以上ではＮｂ３Ｓｎ化
合物超電導体が用いられている。また、大言は化するた
めに超電ｓｓｍを撚り合わせた超ｆｆ１ｆ導ケーブル導
体として用いられる場合が多い。
ては、高磁界用の大容量導体の要望が益々強まってきて
いる。従来実用の超電導線として、約９Ｔ以下ではＮｂ
Ｔｉ超電導体が用いられ、それ以上ではＮｂ３Ｓｎ化
合物超電導体が用いられている。また、大言は化するた
めに超電ｓｓｍを撚り合わせた超ｆｆ１ｆ導ケーブル導
体として用いられる場合が多い。
［発明が解決しようとする問題点］
このような超電導ケーブル導体では、マグネットの励磁
に伴なう電磁力によりケーブルを構成するＭ線が仙かさ
れ、摩擦熱を発生する。超電導ケーブル導体内に、この
ような摩擦熱が発生すると、発熱量がわずかでも、極低
温下における金属の比熱は極めて小さいので、導体の温
度が大きく上界し、そのため超ｆｉｆ４状態から常電導
状態への転移により熱的に不安定になるという問題を生
じていた。
に伴なう電磁力によりケーブルを構成するＭ線が仙かさ
れ、摩擦熱を発生する。超電導ケーブル導体内に、この
ような摩擦熱が発生すると、発熱量がわずかでも、極低
温下における金属の比熱は極めて小さいので、導体の温
度が大きく上界し、そのため超ｆｉｆ４状態から常電導
状態への転移により熱的に不安定になるという問題を生
じていた。
かかる問題を解消するため、本出願人は特開昭５８−７
８３１１号において、超電導素線の表面の長手方向に溝
を設け、凸部に素線内部への熱拡散を防止するための層
（以下、熱拡散バリア層という）を設番ノることを提唱
してている。また、熱拡散バリア層としては、Ｃｕ−Ｎ
ｉあるいはＮｂやＶ等の金工を提唱している。
８３１１号において、超電導素線の表面の長手方向に溝
を設け、凸部に素線内部への熱拡散を防止するための層
（以下、熱拡散バリア層という）を設番ノることを提唱
してている。また、熱拡散バリア層としては、Ｃｕ−Ｎ
ｉあるいはＮｂやＶ等の金工を提唱している。
しかしながら、Ｃｕ−Ｎｉを熱拡散バリア層として用い
ると安定化Ｃｕ中にＮｉが拡散し安定化材が汚染される
という問題があった。また、ＮｂやＶを用いる場合には
、これらの金属が高価であるため、経済性の面から好ま
しくないという問題があり、さらには加工性が良くない
という問題もあった。
ると安定化Ｃｕ中にＮｉが拡散し安定化材が汚染される
という問題があった。また、ＮｂやＶを用いる場合には
、これらの金属が高価であるため、経済性の面から好ま
しくないという問題があり、さらには加工性が良くない
という問題もあった。
それゆえに、この発明の目的は、安定化材を汚染するこ
とのない熱拡散バリア層を有し、かつ加工性が良好で安
価な超電導素線からなる超電導ケーブル導体を提供する
ことにある。
とのない熱拡散バリア層を有し、かつ加工性が良好で安
価な超電導素線からなる超電導ケーブル導体を提供する
ことにある。
［問題点を解決するための手段］
この発明では、Ｃｕ安定化化合物系超電導素線の表面に
長手方向に沿って螺旋状の溝が形成されており、溝の形
成されていない外周部に、Ｎｂ２Ａ１層、８重量％以上
２５重量％以下のＣｒを含むＦｅ−Ｃｒ合金層、または
内側と外側にＮｂＦＩＪを有するＣｕ−ＩＪｉ合金層の
いずれかからなる熱拡散バリア層が設けられている。
長手方向に沿って螺旋状の溝が形成されており、溝の形
成されていない外周部に、Ｎｂ２Ａ１層、８重量％以上
２５重量％以下のＣｒを含むＦｅ−Ｃｒ合金層、または
内側と外側にＮｂＦＩＪを有するＣｕ−ＩＪｉ合金層の
いずれかからなる熱拡散バリア層が設けられている。
この発明では、熱拡散バリア層として、Ｎｂ２△之層、
８ｍｍ％以上２５重ｗ％以下のＯｒを含むＦｅ−Ｃｒ合
金層または内側と外側にＮｔｌ）Ｗを有するＣｕ−Ｎｉ
合金層のいずれかが設けられる。
８ｍｍ％以上２５重ｗ％以下のＯｒを含むＦｅ−Ｃｒ合
金層または内側と外側にＮｔｌ）Ｗを有するＣｕ−Ｎｉ
合金層のいずれかが設けられる。
これらの熱拡散バリア層は、いずれも著しく小さな熱伝
導度を有している。内側と外側にＮｂ層を右するＣｕ−
Ｎｉ合金層を熱拡散バリア層として用いる場合には、Ｎ
ｂ層によりＮｉの安定化材中への拡散が防止される。
導度を有している。内側と外側にＮｂ層を右するＣｕ−
Ｎｉ合金層を熱拡散バリア層として用いる場合には、Ｎ
ｂ層によりＮｉの安定化材中への拡散が防止される。
Ｆｃ−Ｃｒ合金中のＣｒ１度を８〜２５重量％としたの
は、８重量％未満では熱伝導度の低下が十分でなく、他
方２５重量％を越えると塑性加工性が悪化するためであ
る。
は、８重量％未満では熱伝導度の低下が十分でなく、他
方２５重量％を越えると塑性加工性が悪化するためであ
る。
［実施例］
第１図は、この発明の一実施例を示す断面図であり、超
電導ケーブル導体中の超電導、ｇ線の１つを示すもので
ある。この実施例では、化合物系超ｆｆｌ材としてＮｂ
＊Ｓｎを用いた例を示す。Ｎｂ５ｓｎ超電導素！！１１
の安定化材（Ｃｕ ）２の内部には、Ｃｕ−８ｎ合金を
マトリックスとした複数本のＮｌ）３Ｓｎ多芯線３が配
置されている。Ｎｂｓｓｎｍ電導素線１の四方の外周部
には、熱拡散バリア居４が設けられている。隣り合う熱
拡散バリア層４の間には、１ｆｓ１０がＮｂ５Ｓｎ超電
導素線１の長手方向に沿って螺旋状に形成されており、
したがって熱拡散バリア層４も長手方向に沿って螺旋状
に形成されている。
電導ケーブル導体中の超電導、ｇ線の１つを示すもので
ある。この実施例では、化合物系超ｆｆｌ材としてＮｂ
＊Ｓｎを用いた例を示す。Ｎｂ５ｓｎ超電導素！！１１
の安定化材（Ｃｕ ）２の内部には、Ｃｕ−８ｎ合金を
マトリックスとした複数本のＮｌ）３Ｓｎ多芯線３が配
置されている。Ｎｂｓｓｎｍ電導素線１の四方の外周部
には、熱拡散バリア居４が設けられている。隣り合う熱
拡散バリア層４の間には、１ｆｓ１０がＮｂ５Ｓｎ超電
導素線１の長手方向に沿って螺旋状に形成されており、
したがって熱拡散バリア層４も長手方向に沿って螺旋状
に形成されている。
第１図に示した超電導素線１を複数本撚り合わせてケー
ブル導体を構成する。該ケーブル導体使用の際、ケーブ
ル導体に電磁力が働くとケーブル導体内の超電導素線１
が動き、！！擦により発熱が生じる。この摩擦発熱によ
るヒートパルスは、超電導素線１の外側から内側に向か
って伝達する。
ブル導体を構成する。該ケーブル導体使用の際、ケーブ
ル導体に電磁力が働くとケーブル導体内の超電導素線１
が動き、！！擦により発熱が生じる。この摩擦発熱によ
るヒートパルスは、超電導素線１の外側から内側に向か
って伝達する。
この際、第１図の実施例のように 拡散バリア層４が設
けられていると、摩擦発熱による鋭いビー１−パルスは
該熱拡散バリアｍ４を通過することによりブロードなヒ
ートパルスとなる。したがって、熱拡散バリア層４の内
側にはあまり熱が伝達されず、ＮｂａＳｎ多芯線の湯度
上界を抑えることができる。
けられていると、摩擦発熱による鋭いビー１−パルスは
該熱拡散バリアｍ４を通過することによりブロードなヒ
ートパルスとなる。したがって、熱拡散バリア層４の内
側にはあまり熱が伝達されず、ＮｂａＳｎ多芯線の湯度
上界を抑えることができる。
また、導体内を流れる？［のロス等により導体内部で発
生した熱は、隣り合う熱拡散バリア層４の間に形成され
ている溝１０から超電導Ｘｉ：￥Ａ１の外部へ伝達され
る。
生した熱は、隣り合う熱拡散バリア層４の間に形成され
ている溝１０から超電導Ｘｉ：￥Ａ１の外部へ伝達され
る。
第１図に示すような超電導素線を作製する方法としては
、複合とレッ１−の押出し加工による方法が例示される
。以下、超電導素線作製の実験例について説明する。
、複合とレッ１−の押出し加工による方法が例示される
。以下、超電導素線作製の実験例について説明する。
第２図は、複合ビレットについて説明するための分解斜
視図である。外側のＣｕバイブ２ａと内側のＣｕバイブ
２ｂとの間には、熱拡散バリア層４としてＦｅ−１３１
ｆｉ％Ｃｒ合金パイプが挿入されている。まず、内側の
Ｃｕパイプ２ｂ内に、六角線材５を１９本充填した。
視図である。外側のＣｕバイブ２ａと内側のＣｕバイブ
２ｂとの間には、熱拡散バリア層４としてＦｅ−１３１
ｆｉ％Ｃｒ合金パイプが挿入されている。まず、内側の
Ｃｕパイプ２ｂ内に、六角線材５を１９本充填した。
第３図に、六角線材５の拡大斜視図を示す。Ｃｕ １
３ｖ（１％ＳｎｖトＩＪ ツクスＮｂ多芯線８（Ｎｂ芯
３８５本）の周囲には、ＮｂシートＷＪ７を介して戒ｉ
ｃｕ層６が被覆し、六角線材５を構成している。
３ｖ（１％ＳｎｖトＩＪ ツクスＮｂ多芯線８（Ｎｂ芯
３８５本）の周囲には、ＮｂシートＷＪ７を介して戒ｉ
ｃｕ層６が被覆し、六角線材５を構成している。
第２図に戻り、六角線材５を１９本充填した後について
説明する。六角線材を充填した複合ビレットを真空チャ
ンバ中で真空引きした模、電子ビームによ、り上下に蓋
を溶接した。
説明する。六角線材を充填した複合ビレットを真空チャ
ンバ中で真空引きした模、電子ビームによ、り上下に蓋
を溶接した。
複合ビレットを３ｏｌＩＩｌφに押出し加工した後、中
間軟化を繰返しながら線引き加工し、１．２ｍＩＩＩφ
とした。ここで、熱拡散バリア層の厚みは２５μｍであ
った。
間軟化を繰返しながら線引き加工し、１．２ｍＩＩＩφ
とした。ここで、熱拡散バリア層の厚みは２５μｍであ
った。
特開昭５８−１４０９０５号に開示された方法で、１対
のバイトを対向してｆ、ＱＮし、バイト刃先の間から線
材を引き抜くことにより４本の溝を切り、熱拡散バリア
層の約５０％を取除いた。線材の断面を観察したところ
、熱拡散バリア唐には欠陥が認められず、この発明の熱
拡散バリア層が、押出し、伸線の際の塑性加工性および
溝切り加工性において極めて良好であることが確認され
た。
のバイトを対向してｆ、ＱＮし、バイト刃先の間から線
材を引き抜くことにより４本の溝を切り、熱拡散バリア
層の約５０％を取除いた。線材の断面を観察したところ
、熱拡散バリア唐には欠陥が認められず、この発明の熱
拡散バリア層が、押出し、伸線の際の塑性加工性および
溝切り加工性において極めて良好であることが確認され
た。
超電導素線はツイストした少、３×７本撚りし、ＳＵＳ
コンジットチューブ中に挿入しボイド率４０％になるよ
うに締付けた。次に内径１００ｍｍ、高さ２５０１１１
ｍのボビンに８層巻した後、熱処理してＮｂ 、Ｓｎを
形成させ１強制冷凍型コイルを作製した。このコイルは
、８丁のバックアップ磁界中で１２７の碓ｌ界を発生し
た。通電電流値は、超ｒｉ導素線の臨界電流値とほぼ同
等であり、このコイルが極めて熱的に安定であることが
確められた。
コンジットチューブ中に挿入しボイド率４０％になるよ
うに締付けた。次に内径１００ｍｍ、高さ２５０１１１
ｍのボビンに８層巻した後、熱処理してＮｂ 、Ｓｎを
形成させ１強制冷凍型コイルを作製した。このコイルは
、８丁のバックアップ磁界中で１２７の碓ｌ界を発生し
た。通電電流値は、超ｒｉ導素線の臨界電流値とほぼ同
等であり、このコイルが極めて熱的に安定であることが
確められた。
また、全屈顕微鏡による線材の断面観察と、Ｘ線マイク
ロアナライザによる組成分析を行なった。
ロアナライザによる組成分析を行なった。
その結果、Ｆｅ−Ｃｒ合金自体は安定化材へ拡散してい
ないことが確認された。また、この素線は加工の際、均
一に塑性変形しており、局所的な破断等の欠陥は認めら
れなかった。
ないことが確認された。また、この素線は加工の際、均
一に塑性変形しており、局所的な破断等の欠陥は認めら
れなかった。
拡散バリア層としてｌ”ｅ−１３重量％Ｏｒ合金バイブ
の代わりに、０．２ｍｍの厚みのＮｂシートを外側と内
側に巻いたＣｕ−１０重量％Ｎｉ合金バイブを用いた場
合にも、同様の結果が得られ、安定化材中にＮｉが拡散
していないことが確認された。
の代わりに、０．２ｍｍの厚みのＮｂシートを外側と内
側に巻いたＣｕ−１０重量％Ｎｉ合金バイブを用いた場
合にも、同様の結果が得られ、安定化材中にＮｉが拡散
していないことが確認された。
また、熱拡散バリア層としてＮｂ２ＡＱ、層を用いるた
め、ＮｂとＡｆＬを２層に重ねたバイブを用いた場合に
も、同様の結果が得られた。なお、Ｎｂとへ見を２層に
重ねたバイブは、熱処理によりＮｂ２Ａ庭の組成になっ
ていることが確認された。
め、ＮｂとＡｆＬを２層に重ねたバイブを用いた場合に
も、同様の結果が得られた。なお、Ｎｂとへ見を２層に
重ねたバイブは、熱処理によりＮｂ２Ａ庭の組成になっ
ていることが確認された。
この熱処理の条件としては、４００℃以上が必要であり
、好ましくは６００℃数時間の条件である。
、好ましくは６００℃数時間の条件である。
以上の実施例では化合物系超電導材としてＮｂａｓｎを
用いて説明したが、Ｖ、ＧａおよびＮｌ）、Δ庭を化合
物系超電導材として用いた場合にも、同様の結果が得ら
れ、他の化合物系超電導材であっても利用され（ｑるこ
とが確認された。
用いて説明したが、Ｖ、ＧａおよびＮｌ）、Δ庭を化合
物系超電導材として用いた場合にも、同様の結果が得ら
れ、他の化合物系超電導材であっても利用され（ｑるこ
とが確認された。
この発明の超電導ケーブル導体の素線の作製方法として
複合ビレットの押出し加工による方法を例示したが、こ
の発明はこのような方法に限定されず、その他の方法を
用いることができることは言うまでもない。
複合ビレットの押出し加工による方法を例示したが、こ
の発明はこのような方法に限定されず、その他の方法を
用いることができることは言うまでもない。
［発明の効果コ
この発明では、熱拡散バリア層として、Ｎｂ２ＡｆＬＭ
Ｉ、８重量％以上２５重量％以下のＣｒを含むＦｅ−Ｃ
ｒ合金層または内側と外側にＮｂＱを有するＣｕ−Ｎｉ
合金層のいずれかが設けられている。これらの熱拡散バ
リア層の成分は、熱５１！１理の際にも安定化材中に拡
散することはなく、したがって安定化材を汚染すること
はない。また、これらの熱拡散バリア層はいずれも加工
性が良く安洒であるため、超電導素線を容易にかつ経済
的に製造することが可能となる。
Ｉ、８重量％以上２５重量％以下のＣｒを含むＦｅ−Ｃ
ｒ合金層または内側と外側にＮｂＱを有するＣｕ−Ｎｉ
合金層のいずれかが設けられている。これらの熱拡散バ
リア層の成分は、熱５１！１理の際にも安定化材中に拡
散することはなく、したがって安定化材を汚染すること
はない。また、これらの熱拡散バリア層はいずれも加工
性が良く安洒であるため、超電導素線を容易にかつ経済
的に製造することが可能となる。
また、この発明の超電導ケーブル導体は、核融合のプラ
ズマ閉込めマグネット等に用いられる高磁界大言全導体
に有効に利用され１りるものである。
ズマ閉込めマグネット等に用いられる高磁界大言全導体
に有効に利用され１りるものである。
さらに、この用途に限定されることなく、その他の用途
にも広く利用され得るものであることは言うまでもない
。
にも広く利用され得るものであることは言うまでもない
。
第１図は、この発明の一実施例を示す断面図である。第
２図は、複合ビレットの分解斜視図である。第３図は、
複合ビレット中の六角線材を示す拡大斜視図である。 図において、１は超電導素線、２は安定化材、３は多芯
線、４は熱拡散バリア層を示す。 １５許出願人 日本原子力研究所 ／ ： Ｂ唱し４ｔμ蒙 ４ ； ％
ｐ、ル仁負シｌ＼゛リヤ層２：Ｙ’Ｅ イ七１’；
ｔｏ： Ａ３：ＮらＳ、つ１で、ａ
２図は、複合ビレットの分解斜視図である。第３図は、
複合ビレット中の六角線材を示す拡大斜視図である。 図において、１は超電導素線、２は安定化材、３は多芯
線、４は熱拡散バリア層を示す。 １５許出願人 日本原子力研究所 ／ ： Ｂ唱し４ｔμ蒙 ４ ； ％
ｐ、ル仁負シｌ＼゛リヤ層２：Ｙ’Ｅ イ七１’；
ｔｏ： Ａ３：ＮらＳ、つ１で、ａ
Claims (4)
- （１）Ｃｕ安定化化合物系超電導素線の表面に長手方向
に沿って螺旋状の溝が形成されており、溝の形成されて
いない外周部に、Ｎｂ＿２Ａｌ層、８重量％以上２５重
量％以下のＣｒを含むＦｅ−Ｃｒ合金層、または内側と
外側にＮｂ層を有するＣｕ−Ｎｉ合金層のいずれかが設
けられていることを特徴とする、超電導ケーブル導体。 - （２）前記Ｃｕ安定化化合物系超電導素線がＣｕ安定化
Ｎｂ＿３Ｓｎ超電導素線であることを特徴とする、特許
請求の範囲第１項記載の超電導ケーブル導体。 - （３）前記Ｃｕ安定化化合物系超電導素線がＣｕ安定化
Ｖ＿３Ｇａ超電導素線であることを特徴とする、特許請
求の範囲第１項記載の超電導ケーブル導体。 - （４）前記Ｃｕ安定化化合物系超電導素線がＣｕ安定化
Ｎｂ＿３Ａｌ超電導素線であることを特徴とする、特許
請求の範囲第１項記載の超電導ケーブル導体。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61114455A JPS62271305A (ja) | 1986-05-19 | 1986-05-19 | 超電導ケ−ブル導体 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61114455A JPS62271305A (ja) | 1986-05-19 | 1986-05-19 | 超電導ケ−ブル導体 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS62271305A true JPS62271305A (ja) | 1987-11-25 |
Family
ID=14638158
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP61114455A Pending JPS62271305A (ja) | 1986-05-19 | 1986-05-19 | 超電導ケ−ブル導体 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS62271305A (ja) |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5878311A (ja) * | 1981-11-02 | 1983-05-11 | 日本原子力研究所 | 超電導線 |
| JPS60250506A (ja) * | 1984-05-28 | 1985-12-11 | 株式会社東芝 | 化合物系超電導線材 |
-
1986
- 1986-05-19 JP JP61114455A patent/JPS62271305A/ja active Pending
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5878311A (ja) * | 1981-11-02 | 1983-05-11 | 日本原子力研究所 | 超電導線 |
| JPS60250506A (ja) * | 1984-05-28 | 1985-12-11 | 株式会社東芝 | 化合物系超電導線材 |
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