JPS6381708A - 超電導体 - 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】 ［発明の目的］ （産業上の利用分野） 本発明は絶縁された多数の超電導素線を冷媒通路の金属
管内に収容してなる超電導体に関する。

（従来の技術） 現在、Ｈ電導マグネットとして、核融合炉用大型マグネ
ット、加速器用マグネット等の大型マグネットや特殊形
状のマグネットに強制冷却方式を適用することが種々検
討されている。

超電導素線の多数本を撚合わせ、これを冷媒通路となる
ステンレス管に収容してなる強制冷却型超電導体は、冷
却効率に優れ、かつ機械的強度が大きいことから多用さ
れつつある。

この強制冷却型Ｆ４電導体中空導体は、例えばＮｂ３９
ｎを形成するための多フイラメント構造の超電導線の多
数本を撚合わせてその外周をステンレステープで押え巻
きし、さらにその外周にステンレステープを縦添えして
突き合せ部を溶接し矩形状にロール成形した後、上記化
合物形成のための熱処理を行って製造される。

ところでこの超電導体は、交流磁場が印加された場合に
素線間のカップリングにより交流損失が発生し、これに
よって超電導状態を維持する冷媒のヘリウムの損失が大
きくなり、場合によっては常電導状態に転移する事故に
つながるおそれがある。また超電導線が化合物系、例え
ばＮｂｘＳｎからなる超電導線の場合には、成形加工後
の化合物形成の熱処理時に超電導線間が融着してヘリウ
ムが流れにくくなり、冷却効率を低下させるという問題
がある。このためこの種の超電導体では超電導素線の表
面に素線の段階で酸化被膜、無機ポリマー塗膜等の絶縁
被覆を施すことが提案されている。

（発明が解決しようとする問題点） しかしながらこのような絶縁被覆は、その後の撚線工程
で、またはステンレス管内に収容後全体を矩形状に平角
加工する際に、剥離し易いという問題があった。特に超
電導素裸が化合物系、例えばＮｂ１Ｓｎからなる超電導
素線の場合には、これら化合物形成のための熱処理が高
温で長時間行なわれるため酸化皮膜が熱分解して絶縁不
良を生じやすく、その結果交流損失の増大を招くという
難点があった。

本発明はこのような従来の問題を解決するためになされ
たもので、高温長時間の熱処理や外力によって絶縁被覆
が剥離することがなく、絶縁性能が高められ、これによ
って交流損失の小さい超電導体を提供する。

［発明の構成］ （問題点を解決するための手段） すなわち本発明のｆｉ電導体は、多数本の超電導素線が
撚合わされて金属管内に挿入されている強制冷却型また
は浸漬冷却型の超電導体において、前記超電導素線の表
面にプラズマＣＶＤ法（Ｃｈｅ−ｎ＋１ｃａｌ　Ｖａｐ
ｏｒ　ＤｉｐｏｓｉｔｉＯｎ）による厚さ　１〜１０μ
ｍの酸化物または炭化物の絶縁皮膜を形成したことを特
徴としている。

超電導索線としては、Ｎｂ３ＳｎのほかにＮｂ５ＶやＮ
ｂ５Ａぶ等の化合物系の超電導索線を使用し得る。

本発明において超電導素線上に形成される絶縁皮膜とし
ては例えば次表に示すものがあげられる。

表 本発明においては、撚合せ前の超電導素線の表面に、プ
ラズマＣＶＤ法により上記の絶縁体が付着され、ついで
従来法と同様に撚合せ、ステンレス管の被覆、ロール成
形および熱処理の各工程が行われて超電導体が得られる
。

なお本発明においてプラズマＣＶＤ法を採用する際に超
電導線に余熱を与えることが必要となるので、例えばＳ
ｎロットの外周にＣｕ管およびＮｂ管を順に配置した複
合素線をＣｕマトリックス中に配置し、これを冷間加工
後熱処理を施して超電導線を製造する、いわゆるパイプ
法で超電導線を製造する場合にはＳｎの溶は出しに注意
しなければならない、超電導線の余熱温度は約５００℃
である。

本発明において、絶縁被膜の厚さを１〜１０μｍとした
のは、１μｍ未満では絶縁耐力が不十分でかつ外力によ
り摩耗し易く、逆に１０μｍを越えると可撓性が乏しく
なって撚合せ工程において絶縁被膜が剥離したり、素線
導体内で発生した熱を冷媒に速やかに伝えることができ
なくなるためである。また本発明による超電導体は、強
制冷却型のみならず浸漬冷却型超電導体にも適用できる
ことは勿論である。なお浸漬冷却型の場合には壁面に多
数の孔が形成された金属管が使用される。

（作　用） 本発明では絶縁薄膜がプラズマＣＶＤ法により超電導素
線上に強固に付着しているので索線に曲げや外力が加え
られても容易に剥離せず、また無ａ質の酸化物、炭化物
等からなるので耐摩耗性に優れ、かつＮｂ３Ｓｎ、ｂｘ
　ＡＪ２等の化合物生成のための熱処理温度でも安定で
ある。

さらに絶縁被覆の厚さが１〜１０μｍと薄いので、金属
管内の空間を冷媒が流れる時、素線導体内で発生した熱
を冷媒に速やかに伝えることができる。

（実施例） 次に本発明の実施例について説明する６第１図は本発明
の一実施例の断面図である。

この強制冷却型超電導体１では、第２図に示すように、
銅を安定化材とする多フィラメントｔＲ造のＮｂ３Ｓｎ
超電導素線２の外周にプラズマＣＶＤ法により形成され
た厚さ１０μｌのＳ　ｉ　Ｏ２絶縁被膜３が形成されて
いる。そしてこのＮｂ３Ｓｎ超電導素線２の多数本が撚
合されてその外周にステンレスチー１４の押え巻きが施
され、さらにその外周にステンレステープの縦添え・溶
接による矩形状のステンレス管５が被覆されている。

なおＮｂ３Ｓｎ超電導索線２のＮｂ１Ｓｎはステンレス
管５を形成後、熱処理を行って形成させたものである。

なおこの強制冷却型超電導体のＮｂ３Ｓｎ超電導素線２
上の絶縁薄膜３の厚さを０．１μｌから２０μｍまで変
えてそれぞれ耐熱処理性、耐ひずみ特性、耐ヒートサイ
クル特性を試験した。

試験の結果、耐熱処理性試験ではいずれも問題はなく、
特に絶縁被膜の厚さの差による影響は認められなかった
。また耐ひずみ特性では１０μｍを越えるｌ″ｆ、さの
皮膜では５回ぐらいの曲げ伸ばしの繰り返しで剥離を生
じたが、１０μｍ以下の厚さの皮膜では１０回以上曲げ
伸ばしを繰り返しても剥離は認められられなかった。さ
らに百（ヒートサイクル試験では、いずれも被膜の剥離
は認められなかった。なお各試験は次の条件で行ったも
のである。

耐熱処理試験：試料を７２５°Ｃで７２時間、真空中、
Ａｒガス中、大気中で加熱し変化を観察する。

耐ひずみ特性試験：試料に繰り返し曲げひずみを加え皮
膜の剥離状態を観察する。

ヒートサイクルテスト＝７２５℃で７２時間加熱した試
料を、液体窒素温度と室温との間で１０回昇降温させて
皮膜の剥離の有無を観察する。

またこれとは別に、厚さ１μｍ、幅１０ｍｍ、長さ１０
０＋ｎ＠板の表面に同様にしてＳ　ｉ　Ｏ２の絶縁被膜
を形成し、この試料により熱流速を測定した。

その結果を第３図に示す。同図から明らかなように、皮
膜なしの試料に比べ各試料とも最大、最少熱流速が向上
しており、皮膜の効果があることがわかる。

［発明の効果コ 以上説明したように、本発明の超電導体は、超電導素線
上にプラズマＣＶＤ法により厚さ　１〜１０μｍの酸化
物または炭化物の薄膜を付着させなので強固で超電導素
線に外力が加えられても容易にＨ離せず、＃摩耗性に優
れ、かつ熱処理にも耐え得る絶縁被覆を施すことができ
、これによって絶縁被覆の絶縁性能を高め、超伝導体の
交流損失を低減させることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の断面図、第２図はＮｂｘＳ
ｎ超電導素線の拡大断面図、第３図は本発明の効果を示
す熱流速試験のグラフである。 １・・・・・・・・・・・・強制冷却型超電導体２・・
・・・・・・・・・・Ｎｂ１Ｓｎ超電導素線３・・・・
・・・・・・・・Ｓ　ｉ　Ｏ２絶縁被膜４・・・・・・
・・・・・・ステンレステープ５・・・・・・・・・・
・・ステンレス管第２図

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）多数本の超電導素線が撚合わされて金属管内に挿
   入されている強制冷却型あるいは浸漬冷却型超電導体に
   おいて、前記超電導素線の表面にプラズマＣＶＤ法によ
   る厚さ１〜１０μｍの絶縁皮膜が形成されていることを
   特徴とする超電導体。
2. （２）超電導素線がＮｂ＿３Ｓｎ、Ｎｂ＿３Ａｌ等の化
   合物系超電導素線である特許請求の範囲第１項記載の超
   電導体。
3. （３）プラズマＣＶＤ法による絶縁皮膜が酸化物または
   炭化物である特許請求の範囲第１項または第２項記載の
   超電導体。
4. （４）金属管がステンレス管である特許請求の範囲第１
   項ないし第３項のいずれか１項記載の超電導体。