KR20200009011A - 초전도 선재, 초전도 코일, 초전도 마그넷 및 초전도 기기 - Google Patents

초전도 선재, 초전도 코일, 초전도 마그넷 및 초전도 기기 Download PDF

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Abstract

초전도 선재에 있어서, 초전도 재료 접합층은 제 1 선재의 제 1 초전도 재료층의 제 1 단부와, 제 2 선재의 제 2 초전도 재료층의 제 2 단부를 접합한다. 제 1 선재와 제 2 선재는 제 1 선재의 길이 방향에 있어서의 한쪽 단부에 제 1 단부와 인접하여 위치하는 제 1 단면과, 제 2 선재의 길이 방향에 있어서의 한쪽 단부에 제 2 단부와 인접하여 위치하는 제 2 단면이 동일한 방향을 향하도록 배치된다. 제 1 선재는 제 1 주면 상의 제 1 단부와 인접하는 위치에 배치된 제 1 도체층을 더 포함한다. 제 2 선재는 제 2 주면 상에 제 2 단부와 인접하는 위치에 배치된 제 2 도체층을 더 포함한다. 제 1 도체층과 상기 제 2 도체층은 서로 접속된다.

Description

초전도 선재, 초전도 코일, 초전도 마그넷 및 초전도 기기
본 발명은 초전도 선재, 초전도 코일, 초전도 마그넷 및 초전도 기기에 관한 것이다.
국제 공개 제 2016/129469 호(특허문헌 1)는 제 1 초전도 재료층을 포함한 제 1 선재와, 제 2 초전도 재료층을 포함한 제 2 선재와, 제 1 초전도 재료층과 제 2 초전도 재료층을 접합하는 초전도 재료 접합층을 구비하는 초전도 선재를 개시하고 있다.
국제 공개 제 2016/129469 호
본 발명의 일 태양에 따른 초전도 선재는 제 1 선재와, 제 2 선재와, 초전도 재료 접합층을 구비한다. 제 1 선재는 제 1 주면을 갖는 제 1 초전도 재료층을 포함한다. 제 2 선재는 제 2 주면을 갖는 제 2 초전도 재료층을 포함한다. 초전도 재료 접합층은 상기 제 1 주면의 제 1 단부와 상기 제 2 주면의 제 2 단부를 접합한다. 상기 제 1 선재는, 상기 제 1 선재의 길이 방향에 있어서의 한쪽 단부에 상기 제 1 단부와 인접하여 위치하는 제 1 단면을 갖는다. 상기 제 2 선재는, 상기 제 2 선재의 길이 방향에 있어서의 한쪽 단부에 상기 제 2 단부와 인접하여 위치하는 제 2 단면을 갖는다. 상기 제 1 선재와 상기 제 2 선재는 상기 제 1 단면 및 상기 제 2 단면이 동일한 방향을 향하도록 배치된다. 제 1 선재는 상기 제 1 주면 상의 상기 제 1 단부와 인접하는 위치에 배치된 제 1 도체층을 더 포함한다. 상기 제 2 선재는 상기 제 2 주면 상에 상기 제 2 단부와 인접하는 위치에 배치된 제 2 도체층을 더 포함한다. 제 1 도체층과 상기 제 2 도체층은 서로 접속된다.
도 1은 실시형태 1에 따른 초전도 선재의 개략 단면도이다.
도 2는 실시형태 1에 따른 초전도 선재의, 도 1에 도시되는 영역 II의 개략 부분 확대면도이다.
도 3은 실시형태 1에 따른 초전도 선재로 흐르는 전류를 설명하기 위한 개략 단면도이다.
도 4는 실시형태 1에 따른 초전도 선재의 제조 방법의 플로우 차트를 나타내는 도면이다.
도 5는 실시형태 1에 따른 초전도 선재의 제조 방법에 있어서의 미결정(微結晶)을 형성하는 공정의 플로우 차트를 나타내는 도면이다.
도 6은 실시형태 1에 따른 초전도 선재의 제조 방법에 있어서의 탑재 공정을 설명하기 위한 도면이다.
도 7은 실시형태 1에 따른 초전도 선재의 제조 방법에 있어서의 가열 가압 공정을 설명하기 위한 도면이다.
도 8은 실시형태 1의 변형예에 따른 초전도 선재의 개략 단면도이다.
도 9는 실시형태 2에 따른 초전도 마그넷의 개략 단면도이다.
도 10은 실시형태 3에 따른 초전도 기기의 개략 측면도이다.
[본 개시가 해결하려고 하는 과제]
본 명시된 제 1 목적은, 초전도 재료 접합층의 ?칭(quenching)에 의한 소실을 방지할 수 있는 초전도 선재를 제공하는 것이다. 본 명시된 제 2 목적은, 이러한 초전도 선재를 포함한 초전도 코일, 초전도 마그넷 및 초전도 기기를 제공하는 것이다.
[본 개시의 효과]
본 발명의 일 태양에 따른 초전도 선재에 의하면, 초전도 재료 접합층의 ?칭에 의한 소실을 방지할 수 있다. 본 발명의 일 태양에 따른 초전도 코일은 높은 신뢰성을 갖는다. 본 발명의 일 태양에 따른 초전도 마그넷은 높은 신뢰성을 갖는다. 본 발명의 일 태양에 따른 초전도 기기는 높은 신뢰성을 갖는다.
[본 발명의 실시형태의 설명]
최초로 본 발명의 실시형태를 열기하여 설명한다.
(1) 본 발명의 일 태양에 따른 초전도 선재(1)(도 1 및 도 8 참조)는 제 1 선재(10)와, 제 2 선재(20)와, 초전도 재료 접합층(40)을 구비한다. 제 1 선재(10)는 제 1 주면(13s)을 갖는 제 1 초전도 재료층(13)을 포함한다. 제 2 선재(20)는 제 2 주면(23s)을 갖는 제 2 초전도 재료층(23)을 포함한다. 초전도 재료 접합층(40)은 제 1 주면(13s)의 제 1 단부(17)와 제 2 주면(23s)의 제 2 단부(27)를 접합한다. 제 1 선재(10)는, 제 1 선재(10)의 길이 방향에 있어서의 한쪽 단부에 제 1 단부(17)와 인접하여 위치하는 제 1 단면(10e)을 갖는다. 제 2 선재(20)는, 제 2 선재(20)의 길이 방향에 있어서의 한쪽 단부에 제 2 단부(27)와 인접하여 위치하는 제 2 단면(20e)을 갖는다. 제 1 선재(10)와 제 2 선재(20)는 제 1 단면(10e) 및 제 2 단면(20e)이 동일한 방향을 향하도록 배치된다. 제 1 선재(10)는 제 1 주면(13s) 상의 제 1 단부(17)와 인접하는 위치에 배치된 제 1 도체층(14)을 더 포함한다. 제 2 선재(20)는 제 2 주면(23s) 상에 제 2 단부(27)와 인접하는 위치에 배치된 제 2 도체층(24)을 더 포함한다. 제 1 도체층과 상기 제 2 도체층은 서로 접속된다.
상기 (1)에 따른 초전도 선재(1)에서는, 초전도 재료 접합층(40)에 ?칭이 발생한 경우, 제 1 초전도 재료층(13), 초전도 재료 접합층(40) 및 제 2 초전도 재료층(23)을 흐르고 있던 전류는, 제 1 초전도 재료층(13), 제 1 도체층, 제 2 도체층 및 제 2 초전도 재료층(23)을 흐르기 때문에, 이 전류가 초전도 재료 접합층(40)에 유입되는 것이 방지된다. 즉, 제 1 도체층과 제 2 도체층의 접속 부분은, 초전도 재료 접합층(40)을 흐르고 있던 전류가 전류(轉流)하는 바이패스로서 기능할 수 있다. 이에 의해, 초전도 재료 접합층(40)에 ?칭(초전도 상태로부터 상전도 상태로 이행하는 현상)이 발생했을 때에, 초전도 재료 접합층(40)의 소실을 막을 수 있다.
또한, 제 1 도체층과 제 2 도체층의 접속 부분은 제 1 선재(10) 및 제 2 선재(20)의 초전도 접합부에 있어서의 기계적 강도를 높일 수 있다.
(2) 상기 (1)에 따른 초전도 선재(1)에 있어서, 제 1 선재(10)와 제 2 선재(20) 사이의 간격은 초전도 재료 접합층(40)으로부터 멀어짐에 따라 커지게 된다.
상기 (2)에 따른 초전도 선재(1)는 영구 전류 모드로 사용 가능한 초전도 코일에 적용될 수 있다. 예를 들어, 초전도 선재(1)는, 초전도 선재를 나선 형상으로 권회하여 형성된 솔레노이드 코일에 적용될 수 있다. 이 경우, 솔레노이드 코일의 일방의 인출선을 구성하는 제 1 선재(10)의 제 1 단부(17)와, 타방의 인출선을 구성하는 제 2 선재(20)의 제 2 단부(27)는, 초전도 재료 접합층(40)을 거쳐서 접합될 수 있다.
또는, 초전도 선재(1)는 복수의 더블 팬케이크 코일(double pancake coil)을 적층하여 형성된 초전도 코일에 적용될 수 있다. 이 경우, 더블 팬케이크 코일의 일방의 인출선을 구성하는 제 1 선재(10)의 제 1 단부(17)와, 해당 더블 팬케이크 코일에 인접하는 더블 팬케이크 코일의 일방의 인출선을 구성하는 제 2 선재(20)의 제 2 단부(27)는, 초전도 재료 접합층(40)을 거쳐서 접합될 수 있다.
또한, 본 발명의 실시형태에는, 제 1 선재(10)와 제 2 선재(20)가 공통의 선재인 경우도 포함된다. 예를 들어, 제 1 선재(10)의 제 1 단부(17)가 1개의 선재의 일방 단부를 구성하고, 제 2 선재(20)의 제 2 단부(27)가 해당 1개의 선재의 타방 단부를 구성하는 경우가 이에 해당한다. 본 실시형태는 해당 1개의 선재를 권회하여 초전도 코일이 형성되는 장면(場面)에 있어서 적용될 수 있다.
(3) 상기 (1) 또는 (2)에 따른 초전도 선재(1)에 있어서, 제 1 도체층(14, 15)과 제 2 도체층(24, 25)은 확산 접합에 의해 서로 접속된다. 상기 (3)에 따른 초전도 선재(1)에서는, 제 1 초전도 재료층(13)의 제 1 단부(17)와 제 2 초전도 재료층(23)의 제 2 단부(27)를 초전도 접합하기 위해서 실시되는 가열 가압 공정에 있어서, 제 1 도체층과 제 2 도체층을 접속시킬 수 있다.
(4) 상기 (1) 내지 (3)에 따른 초전도 선재(1)에 있어서, 제 1 도체층(14, 15)은 제 1 주면(13s) 상에 배치된 제 1 보호층(14)을 포함한다. 제 2 도체층(24, 25)은 제 2 주면(23s) 상에 배치된 제 2 보호층(24)을 포함한다. 상기 (4)에 따른 초전도 선재(1)에서는, 제 1 보호층(14)과 제 2 보호층(24)의 접속 부분이 초전도 재료 접합층(40)에 흐르고 있던 전류를 전류시키는 바이패스로서 기능할 수 있다.
(5) 상기 (1) 내지 (3)에 따른 초전도 선재(1)에 있어서, 제 1 도체층(14, 15)은 제 1 주면(13s) 상에 배치된 제 1 보호층(14)과, 제 1 보호층(14) 상에 배치된 제 1 안정화층(15)을 포함한다. 제 2 도체층(24, 25)은 제 2 주면(23s) 상에 배치된 제 2 보호층(24)과, 제 2 보호층(24) 상에 배치된 제 2 안정화층(25)을 포함한다.
상기 (5)에 따른 초전도 선재(1)에서는, 제 1 보호층(14)과 제 2 보호층(24)의 접속 부분, 및 제 1 안정화층(15)과 제 2 안정화층(25)의 접속 부분이 초전도 재료 접합층(40)에 흐르고 있던 전류를 전류시키는 바이패스로서 기능할 수 있다.
(6) 상기 (1) 내지 (5)에 따른 초전도 선재(1)에 있어서, 제 1 초전도 재료층(13)은 RE11Ba2Cu3Oy1(6.0≤y1≤8.0, RE1:희토류 원소)에 의해 구성된다. 제 2 초전도 재료층(23)은 RE21Ba2Cu3Oy2(6.0≤y2≤8.0, RE2:희토류 원소)에 의해 구성된다. 초전도 재료 접합층(40)은 RE31Ba2Cu3Oy3(6.0≤y3≤8.0, RE3:희토류 원소)에 의해 구성된다. 상기 (6)에 따른 초전도 선재(1)는 고온 초전도 선재끼리의 초전도 접합에 적용할 수 있다.
(7) 본 발명의 일 태양에 따른 초전도 코일(70)은 상기 (1) 내지 (6)에 따른 초전도 선재(1) 중 어느 하나를 구비한다. 초전도 선재(1)는 초전도 코일(70)의 중심축 주위에 권회되어 있다. 상기 (7)에 따른 초전도 코일(70)은 높은 신뢰성을 갖는다.
(8) 본 발명의 일 태양에 따른 초전도 마그넷(100)은 상기 (7)에 따른 초전도 코일(70)과, 초전도 코일(70)을 수용하는 크라이오스탯(cryostat)(105)과, 초전도 코일(70)을 냉각하는 냉동기(102)를 구비한다. 상기 (8)에 따른 초전도 마그넷(100)은 높은 신뢰성을 갖는다.
(9) 본 발명의 일 태양에 따른 초전도 기기(200)는 상기 (8)에 따른 초전도 마그넷(100)을 구비한다. 상기 (9)에 따른 초전도 기기(200)는 높은 신뢰성을 갖는다.
[본 발명의 실시형태의 상세]
이하, 본 발명의 실시형태에 따른 초전도 선재(1)를 설명한다. 또한, 동일한 구성에는 동일한 참조 번호를 부여하고, 그 설명은 반복하지 않는다. 이하에 기재하는 실시형태의 적어도 일부의 구성을 임의로 조합해도 좋다.
(실시형태 1)
도 1 및 도 2를 참조하여, 본 실시형태에 따른 초전도 선재(1)는 제 1 선재(10)와, 제 2 선재(20)와, 초전도 재료 접합층(40)을 주로 구비한다. 본 실시형태에 따른 초전도 선재(1)는 도전 부재(50)를 더 구비해도 좋다.
제 1 선재(10)는 제 1 주면(13s)을 갖는 제 1 초전도 재료층(13)을 포함한다. 특정적으로는, 제 1 선재(10)는 제 1 금속 기판(11)과, 제 1 금속 기판(11) 상에 마련된 제 1 중간층(12)과, 제 1 중간층(12) 상에 마련된 제 1 초전도 재료층(13)과, 제 1 초전도 재료층(13)의 제 1 주면(13s) 상에 마련된 제 1 보호층(14)과, 제 1 보호층(14) 상에 마련된 제 1 안정화층(15)을 포함해도 좋다. 제 1 선재(10)는 또한, 제 1 금속 기판(11) 상에 있어서, 제 1 중간층(12)과 반대측에 마련된 제 1 안정화층(15)을 포함해도 좋다.
제 2 선재(20)는 제 2 주면(23s)을 갖는 제 2 초전도 재료층(23)을 포함한다. 특정적으로는, 제 2 선재(20)는 제 2 금속 기판(21)과, 제 2 금속 기판(21) 상에 설치된 제 2 중간층(22)과, 제 2 중간층(22) 상에 마련된 제 2 초전도 재료층(23)과, 제 2 초전도 재료층(23)의 제 2 주면(23s) 상에 마련된 제 2 보호층(24)과, 제 2 보호층(24) 상에 마련된 제 2 안정화층(25)을 포함해도 좋다. 제 2 선재(20)는 또한, 제 2 금속 기판(21) 상에 있어서, 제 2 중간층(22)과 반대측에 마련된 제 2 안정화층(25)을 포함해도 좋다. 제 2 선재(20)는 제 1 선재(10)와 마찬가지로 구성되어도 좋다.
제 1 금속 기판(11) 및 제 2 금속 기판(21)은 각각, 배향 금속 기판이어도 좋다. 배향 금속 기판은 금속 기판의 표면에 있어서, 결정 방향이 정렬되어 있는 금속 기판을 의미한다. 배향 금속 기판은 예를 들면, SUS 또는 하스텔로이(Hastelloy)(등록상표)의 베이스 금속 기판 상에 니켈층 및 구리층 등이 배치된 클래드 타입의 금속 기판이어도 좋다.
제 1 중간층(12)은 제 1 초전도 재료층(13)과의 반응성이 지극히 낮고, 제 1 초전도 재료층(13)의 초전도 특성을 저하시키지 않는 듯한 재료를 이용할 수 있다. 제 2 중간층(22)은 제 2 초전도 재료층(23)과의 반응성이 지극히 낮고, 제 2 초전도 재료층(23)의 초전도 특성을 저하시키지 않는 듯한 재료를 이용할 수 있다. 제 1 중간층(12) 및 제 2 중간층(22)은 각각, 예를 들면, YSZ(이트리아 안정화 지르코니아), CeO2(산화세륨), MgO(산화마그네슘), Y2O3(산화이트륨), Al2O3(산화알루미늄), LaMnO3(산화 란타넘 망가니즈), Gd2Zr2O7(지르콘산 가돌리늄) 및 SrTiO3(티탄산 스트론튬) 중 적어도 하나로 구성되어도 좋다. 제 1 중간층(12) 및 제 2 중간층(22)은 각각, 복수의 층에 의해 구성되어도 좋다.
제 1 금속 기판(11) 및 제 2 금속 기판(21)으로서 SUS 기판 또는 하스텔로이 기판이 이용되는 경우, 제 1 중간층(12) 및 제 2 중간층(22)은 예를 들면, IBAD(Ion Beam Assisted Deposition)법으로 형성된 결정 배향층이어도 좋다. 제 1 금속 기판(11)이 그 표면에 결정 배향성을 가질 때, 제 1 중간층(12)은 제 1 금속 기판(11)과 제 1 초전도 재료층(13)의 결정 배향성의 차이를 완화해도 좋다. 제 2 금속 기판(21)이 그 표면에 결정 배향성을 가질 때, 제 2 중간층(22)은 제 2 금속 기판(21)과 제 2 초전도 재료층(23)의 결정 배향성의 차이를 완화해도 좋다.
제 1 초전도 재료층(13)은 제 1 선재(10) 중, 초전도 전류가 흐르는 부분이다. 제 2 초전도 재료층(23)은 제 2 선재(20) 중, 초전도 전류가 흐르는 부분이다. 제 1 초전도 재료층(13) 및 제 2 초전도 재료층(23)은 특별히 한정되지 않지만, 산화물 초전도 재료로 구성되어도 좋다. 특정적으로는, 제 1 초전도 재료층(13)은 RE11Ba2Cu3Oy1(6.0≤y1≤8.0, RE1는 희토류 원소를 나타냄)에 의해 구성되어도 좋다. 제 2 초전도 재료층(23)은 RE21Ba2Cu3Oy2(6.0≤y2≤8.0, RE2는 희토류 원소를 나타냄)에 의해 구성되어도 좋다. RE1는 RE2와 동일해도 좋고, 상이해도 좋다. 더욱 특정적으로는, RE1 및 RE2는 각각, 이트륨(Y), 가돌리늄(Gd), 디스프로슘(Dy), 유로퓸(Eu), 란타넘(La), 네오디뮴(Nd), 에르븀(Er), 툴륨(Tm), 이터븀(Yb), 루테튬(Lu), 사마륨(Sm) 또는 홀뮴(Ho)이어도 좋다. 더욱 특정적으로는, y1 및 y2는 각각, 6.8 이상 7.0 이하여도 좋다.
제 1 보호층(14)은 제 1 초전도 재료층(13)의 제 1 주면(13s) 상에, 초전도 재료 접합층(40)에 접촉하는 제 1 단부(17)에 인접하여 배치되어 있다. 제 1 보호층(14)은 제 1 초전도 재료층(13)의 제 1 단부(17) 상에 마련되지 않았다. 제 1 초전도 재료층(13)의 제 1 단부(17)는 제 1 보호층(14)으로부터 노출되어 있다. 제 1 보호층(14)은 은(Ag) 또는 은 합금과 같은 도전 재료로 구성되어 있다. 제 1 보호층(14)은 제 1 초전도 재료층(13)이 초전도 상태로부터 상전도 상태로 전이될 때에 제 1 초전도 재료층(13)을 흐르고 있던 전류가 전류하는 바이패스로서 기능한다.
제 2 보호층(24)은 제 2 초전도 재료층(23) 상에, 초전도 재료 접합층(40)에 접촉하는 제 2 단부(27)에 인접하여 배치되어 있다. 제 2 보호층(24)은 제 2 초전도 재료층(23)의 제 2 단부(27) 상에 마련되지 않았다. 제 2 초전도 재료층(23)의 제 2 단부(27)는 제 2 보호층(24)으로부터 노출되어 있다. 제 2 보호층(24)은 은(Ag) 또는 은 합금과 같은 도전 재료로 구성되어 있다. 제 2 보호층(24)은 제 3 초전도 재료층(33)이 초전도 상태로부터 상전도 상태로 전이할 때에 제 3 초전도 재료층(33)을 흐르고 있던 전류가 전류하는 바이패스로서 기능한다.
제 1 안정화층(15)은 제 1 보호층(14) 상에 배치되어 있다. 제 1 안정화층(15)은 초전도 재료 접합층(40)에 접촉하는 제 1 초전도 재료층(13)의 제 1 단부(17) 상에 마련되지 않았다. 제 1 초전도 재료층(13)의 제 1 단부(17)는 제 1 안정화층(15)으로부터 노출되어 있다. 제 1 선재(10)의 제 1 단부(17)를 제외한 제 1 선재(10)의 일부에 있어서, 제 1 안정화층(15)은 제 1 초전도 재료층(13)을 둘러싸고 있다. 특정적으로는, 제 1 선재(10)의 제 1 단부(17)를 제외한 제 1 선재(10)의 일부에 있어서, 제 1 안정화층(15)은 제 1 보호층(14), 제 1 초전도 재료층(13), 제 1 중간층(12) 및 제 1 금속 기판(11)으로 이루어지는 제 1 적층체를 둘러싸고 있다.
제 2 안정화층(25)은 제 2 보호층(24)에 접촉하고 있다. 제 2 안정화층(25)은 초전도 재료 접합층(40)에 접촉하는 제 2 초전도 재료층(23)의 제 2 단부(27) 상에 마련되지 않았다. 제 2 초전도 재료층(23)의 제 2 단부(27)는 제 2 안정화층(25)으로부터 노출되어 있다. 제 2 선재(20)의 제 2 단부(27)를 제외한 제 2 선재(20)의 일부에 있어서, 제 2 안정화층(25)은 제 2 초전도 재료층(23)을 둘러싸고 있다. 특정적으로는, 제 2 선재(20)의 제 2 단부(27)를 제외한 제 2 선재(20)의 일부에 있어서, 제 2 안정화층(25)은 제 2 보호층(24), 제 2 초전도 재료층(23), 제 2 중간층(22) 및 제 2 금속 기판(21)으로 이루어지는 제 2 적층체를 둘러싸고 있다.
제 1 안정화층(15) 및 제 2 안정화층(25)은 예를 들면, 구리(Cu) 또는 구리 합금과 같은 양도전성을 갖는 금속의 층이어도 좋다. 제 1 안정화층(15)은 제 1 보호층(14)과 함께, 제 1 초전도 재료층(13)이 초전도 상태로부터 상전도 상태로 전이할 때에 제 1 초전도 재료층(13)을 흐르고 있던 전류가 전류하는 바이패스로서 기능한다. 제 2 안정화층(25)은 제 2 보호층(24)과 함께, 제 2 초전도 재료층(23)이 초전도 상태로부터 상전도 상태로 전이할 때에 제 2 초전도 재료층(23)을 흐르고 있던 전류가 전류하는 바이패스로서 기능한다. 제 1 안정화층(15) 및 제 2 안정화층(25)은 각각, 제 1 보호층(14) 및 제 2 보호층(24)보다 두껍다.
초전도 재료 접합층(40)은 제 1 초전도 재료층(13)의 제 1 주면(13s)의 제 1 단부(17)와 제 2 초전도 재료층(23)의 제 2 주면(23s)의 제 2 단부(27)를 접합한다. 초전도 재료 접합층(40)은 특별히 한정되지 않지만, 산화물 초전도 재료로 구성되어도 좋다. 특정적으로는, 초전도 재료 접합층(40)은 RE31Ba2Cu3Oy3(6.0≤y3≤8.0, RE3는 희토류 원소를 나타냄)에 의해 구성되어도 좋다. RE3은 RE1과 동일해도 좋고, 상이해도 좋다. RE3은 RE2와 동일해도 좋고, 상이해도 좋다. 더욱 특정적으로는, RE3은 이트륨(Y), 가돌리늄(Gd), 디스프로슘(Dy), 유로퓸(Eu), 란타넘(La), 네오디뮴(Nd), 에르븀(Er), 툴륨(Tm), 이터븀(Yb), 루테튬(Lu), 사마륨(Sm) 또는 홀뮴(Ho)이어도 좋다. 더욱 특정적으로는, y3은 6.8 이상 7.0 이하여도 좋다.
제 1 선재(10)는, 제 1 선재(10)의 길이 방향의 한쪽 단부에 위치하는 제 1 단면(10e)을 갖는다. 제 1 단면(10e)은 제 1 단부(17)에 인접한다. 제 2 선재(20)는 제 2 선재(20)의 길이 방향의 한쪽 단부에 위치하는 제 2 단면(20e)을 갖는다. 제 2 단면(20e)은 제 2 단부(27)에 인접한다.
제 1 선재(10)와 제 2 선재(20)는 제 1 단면(10e)과 제 2 단면(20e)이 동일한 방향을 향하도록 배치된다. 즉, 제 1 선재(10) 및 제 2 선재(20)는 초전도 재료 접합층(40)에 있어서 되접힌 형상을 갖는다. 초전도 재료 접합층(40)으로부터 멀어짐에 따라, 제 1 선재(10)와 제 2 선재(20)의 간격은 점차 커지게 된다.
제 1 보호층(14)과 제 2 보호층(24)은 초전도 재료 접합층(40)에 인접하는 부분에 있어서 서로 접속하고 있다. 이 제 1 보호층(14)과 제 2 보호층(24)의 접속 부분은 초전도 재료 접합층(40)에 ?칭이 발생했을 때에, 제 1 초전도 재료층(13), 초전도 재료 접합층(40) 및 제 2 초전도 재료층(23)을 흐르고 있던 전류를 바이패스시킬 수 있다.
본 실시형태에 따른 초전도 선재(1)는 영구 전류 모드로 사용 가능한 초전도 코일에 적용되어도 좋다. 구체적으로는, 제 1 선재(10) 및 제 2 선재(20)가 초전도 코일(도시되지 않음)에 접속되어서, 초전도 폐루프 회로가 구성되어도 좋다.
또한, 제 1 선재(10) 및 제 2 선재(20)는 공통의 선재여도 좋다. 예를 들어, 1개의 선재의 한쪽 단부에 제 1 단부(17)가 형성되고, 해당 1개의 선재의 타방단에 제 2 단부(27)가 형성되는 경우가 이에 해당한다. 이 경우, 해당 1개의 선재를 권회하여 초전도 코일이 형성되고, 또한, 해당 1개의 선재의 단부끼리를 초전도 접합하는 것에 의해 초전도 폐루프 회로가 구성된다.
도 3에, 초전도 재료 접합층(40)에 ?칭이 발생했을 때에 초전도 선재(1)를 흐르는 전류의 경로를 모식적으로 도시한다. 도 3에서는, 제 1 선재(10)로부터 제 2 선재(20)로 전류가 흐르는 경우에 있어서의 전류 경로를 화살표로 나타내고 있다. 도 3에 도시되는 바와 같이, 제 1 초전도 재료층(13)으로부터 제 1 보호층(14) 및 제 2 보호층(24)의 접속 부분을 통해서 제 2 초전도 재료층(23)으로 전류가 흐르고 있다.
제 1 선재(10)와 제 2 선재(20)의 초전도 접합부에 있어서, 초전도 재료 접합층(40)의 박리 등의 열화가 진행하면, 초전도 재료 접합층(40)에 ?칭이 발생하는 경우가 있다. ?칭이 발생하면 줄 열(Joule heat)이 발생하기 때문에, 초전도 재료 접합층(40)의 온도가 급격하게 상승하고, 초전도 재료 접합층(40)의 소실을 초래할 가능성이 있다.
본 실시형태에 따른 초전도 선재(1)에서는, 초전도 재료 접합층(40)에 ?칭이 발생했을 경우, 제 1 초전도 재료층(13), 초전도 재료 접합층(40) 및 제 2 초전도 재료층(23)을 흐르고 있던 전류는, 제 1 초전도 재료층(13), 제 1 보호층(14), 제 2 보호층(24) 및 제 2 초전도 재료층(23)을 흐르기 때문에, 이 전류가 초전도 재료 접합층(40)에 유입되는 것이 방지된다. 그 때문에, 초전도 재료 접합층(40)에 ?칭이 발생해도, 초전도 재료 접합층(40)의 소실을 막을 수 있다.
또한, 도 3에 도시되는 바와 같이, 제 1 안정화층(15)과 제 2 안정화층(25)은 초전도 재료 접합층(40)의 단부에 있어서 서로 접속하고 있어도 좋다. 이 제 1 안정화층(15)과 제 2 안정화층(25)의 접속 부분은, 제 1 보호층(14)과 제 2 보호층(24)의 접속 부분과 마찬가지로, 초전도 재료 접합층(40)에 ?칭이 발생했을 때에, 제 1 초전도 재료층(13), 초전도 재료 접합층(40) 및 제 2 초전도 재료층(23)을 흐르고 있던 전류를 바이패스시킬 수 있다.
즉, 본 실시형태에 따른 초전도 선재(1)에 있어서, 제 1 보호층(14) 및 제 1 안정화층(15)은 본 개시에 있어서의 「제 1 도체층」을 구성하고, 제 2 보호층(24) 및 제 2 안정화층(25)은 본 개시에 있어서의 「제 2 도체층」을 구성한다. 제 1 도체층과 제 2 도체층이 서로 접속됨으로써, 초전도 재료 접합층(40)에 ?칭이 발생했을 때에 초전도 재료 접합층(40)을 흐르고 있던 전류를 바이패스시킬 수 있는 동시에, 제 1 선재(10)와 제 2 선재(20)의 초전도 접합부에 있어서의 기계적 강도를 높일 수 있다.
다음에, 도 4 내지 도 7을 참조하여, 본 실시형태에 따른 초전도 선재(1)의 제조 방법에 대해서 설명한다.
도 4에 도시되는 바와 같이, 본 실시형태에 따른 초전도 선재(1)의 제조 방법은, 제 1 주면(13s)을 갖는 제 1 초전도 재료층(13)을 포함한 제 1 선재(10)와, 제 2 주면(23s)을 갖는 제 2 초전도 재료층(23)을 포함한 제 2 선재(20)를 준비하는 공정(S10)을 구비한다.
본 실시형태에 따른 초전도 선재(1)의 제조 방법은, 제 1 주면(13s)의 제 1 단부(17) 및 제 2 주면(23s)의 제 2 단부(27) 중 적어도 1개 상에, 초전도 재료 접합층(40)을 구성하는 산화물 초전도 재료의 미결정을 형성하는 공정(S20)을 더 구비한다. 이하, 도 5를 참조하여, 본 실시형태에 따른 초전도 선재(1)의 제조 방법에 있어서의 제 1 미결정을 형성하는 공정을 예로 들어 설명한다.
미결정을 형성하는 공정(S20)은, 제 1 초전도 재료층(13)의 제 1 단부(17) 및 제 2 초전도 재료층(23)의 제 2 단부(27) 중 적어도 1개 상에, 초전도 재료 접합층(40)을 구성하는 원소의 유기 화합물을 포함한 막을 형성하는 공정(S21)을 포함한다. 일례에서는, 초전도 재료 접합층(40)을 구성하는 원소의 유기 화합물을 포함한 용액이, 제 1 초전도 재료층(13)의 제 1 단부(17) 및 제 2 초전도 재료층(23)의 제 2 단부(27) 중 적어도 1개 상에 도포된다. 이 용액으로서 구체적으로는, MOD법에 있어서의 원료 용액, 즉, 초전도 재료 접합층(40)의 재료인 RE31Ba2Cu3Oy3을 구성하는 원소의 유기 화합물(예를 들면, 유기 금속 화합물 또는 유기 금속착체)을 유기 용매에 용해한 용액이 이용된다. 유기 화합물은 불소를 포함하지 않는 유기 화합물이어도 좋다.
미결정을 형성하는 공정(S20)은, 초전도 재료 접합층(40)을 구성하는 원소의 유기 화합물을 포함한 막을 가소성(假燒成)하는 공정(S22)을 더 포함한다. 구체적으로는, 이 막은 제 1 온도로 가소성된다. 제 1 온도는, 상기의 유기 화합물의 분해 온도 이상, 또한, 초전도 재료 접합층(40)을 구성하는 산화물 초전도 재료가 생성되는 온도 미만이다. 이에 의해, 이 막에 포함되는 유기 화합물은 열분해되어서, 산화물 초전도 재료의 전구체가 된다(이하, 이 전구체를 포함한 막을 가소성막이라고 함). 산화물 초전도 재료의 전구체는 예를 들면, Ba의 탄소 화합물인 BaCO3, 희토류 원소(RE3)의 산화물, 및 CuO를 포함한다. 가소성 공정(S22)은 예를 들면, 약 500℃의 온도의 같은 제 1 온도로, 또한, 20% 이상의 산소 농도의 분위기 하에서 실행되어도 좋다.
미결정을 형성하는 공정(S20)은, 제 1 온도보다 높은 제 2 온도로 가소성막을 가열하고, 가소성막에 포함되는 탄소 화합물을 열분해시키는 공정(S23)을 더 포함한다. 제 2 온도는 예를 들면, 650℃ 이상 800℃ 이하여도 좋다. 가소성막에 포함되는 탄소 화합물이 열분해되어서, 초전도 재료 접합층(40)을 구성하는 산화물 초전도 재료가 얻어진다. 가소성막에 포함되는 탄소 화합물을 열분해시키는 공정(S23)은, 제 1 산소 농도의 분위기 하에서 실행된다. 제 1 산소 농도는 1% 이상 100% 이하(산소 분압 1atm)이다. 그 때문에, 미결정이 성장하여 미결정의 평균 입경이 300㎚보다 크게 되는 것이 억제된다. 이렇게 하여, 제 1 초전도 재료층(13)의 제 1 단부(17) 및 제 2 초전도 재료층(23)의 제 2 단부(27) 중 적어도 1개 상에, 초전도 재료 접합층(40)을 구성하는 산화물 초전도 재료의 미결정이 형성된다.
도 5에 나타나는, 미결정 생성 공정(S20) 후, 즉, 가소성막에 포함되는 탄소 화합물을 열분해시키는 공정(S23) 후의 초전도 재료 접합층(40)(RE3=Gd)의 2차원 X선 회절상으로부터 명백한 바와 같이, 가소성막에 포함되는 탄소 화합물을 열분해시키는 공정(S23) 후에는, 가소성막 중에 포함되어 있던 BaCO3와 같은 탄소 화합물이 열분해되어서, RE31Ba2Cu3Oy3(RE3=Gd)가 생성되고 있다. 랜덤 배향의 미결정을 나타내는 RE31Ba2Cu3Oy3(103)의 링 형상의 회절 패턴도 관측되어 있다.
도 4에 나타나는 바와 같이, 본 실시형태에 따른 초전도 선재(1)의 제조 방법은, 미결정을 거쳐서 제 1 선재(10) 상에 제 2 선재(20)를 탑재하는 공정(S30)을 더 구비한다. 미결정을 거쳐서 제 1 선재(10) 상에 제 2 선재(20)를 탑재하는 것은 도 6에 도시되는 바와 같이, 미결정을 거쳐서 제 1 선재(10)의 제 1 단부(17)와 제 2 선재(20)의 제 2 단부(27)를 겹쳐 쌓는 것을 포함한다.
또한, 도 6의 예에서는, 제 1 초전도 재료층(13)의 제 1 단부(17) 상에 미결정(40A)이 형성되어 있다. 제 2 초전도 재료층(23)의 제 2 단부(27) 상에 미결정(40A)이 형성되어도 좋다.
본 실시형태에 따른 초전도 선재(1)의 제조 방법은, 제 1 선재(10)와 미결정과 제 2 선재(20)에 압력을 가하면서 열을 가하여, 미결정(40A)으로부터 초전도 재료 접합층(40)을 생성하는 공정(S40)을 더 구비한다. 구체적으로는, 도 7에 도시되는 바와 같이, 가압 지그(300)를 이용하여, 제 1 선재(10)와 제 2 선재(20)를 서로 가압하는 것에 의해서, 제 1 선재(10)와 미결정(40A)과 제 2 선재(20)에 1㎫ 이상의 압력을 가한다. 또한, 제 1 선재(10) 및 제 2 선재(20)는 가압 지그(300)로부터 멀어짐에 따라, 제 1 선재(10)와 제 2 선재(20)의 간격이 점차 커지도록 마련된다.
제 1 선재(10)와 미결정(40A)과 제 2 선재(20)에 압력을 가하면서, 제 1 선재(10)와 미결정과 제 2 선재(20)를 제 3 온도로, 또한, 제 2 산소 농도의 분위기 하에서 가열한다. 제 3 온도는 제 2 온도 이상이며, 또한, 초전도 재료 접합층(40)을 구성하는 산화물 초전도 재료가 생성되는 온도 이상이다. 제 2 산소 농도는 제 1 산소 농도보다 낮다. 제 2 산소 농도는 예를 들면, 100ppm여도 좋다.
이 가열 가압 공정(S40)에서는, 가소성막 열분해 공정(S23)에 있어서 생성된 미결정(40A)이 성장하고, 큰 입경을 갖는 결정에 의해 구성되는 초전도 재료 접합층(40)이 생성된다. 막 형성 공정(S21)에 있어서 막이 형성되어 있던 제 1 초전도 재료층(13) 및 제 2 초전도 재료층(23) 중 적어도 1개의 결정 방향을 따라 미결정은 성장하여, 초전도 재료 접합층(40)이 된다. 이렇게 하여, 초전도 재료 접합층(40)을 거쳐서, 제 1 선재(10)의 제 1 초전도 재료층(13)과 제 2 선재(20)의 제 2 초전도 재료층(23)은 서로 접합된다.
가열 가압 공정(S40)에서는 게다가, 제 1 보호층(14)과 제 2 보호층(24)이 확산 접합에 의해 서로 접속된다. 확산 접합은 제 1 보호층(14)과 제 2 보호층(24)의 접합면에 압력을 가해서 열처리를 실행하는 것에 의해, 은 또는 은 합금을 고상(固相) 확산시키는 접합 방법이다. 또한, 제 1 안정화층(15)과 제 2 안정화층(25)이 확산 접합에 의해 서로 접속되어도 좋다. 이렇게 하여, 초전도 재료 접합층(40)의 단부에 있어서, 제 1 선재(10)의 제 1 도체층과 제 2 선재(10)의 제 2 도체층이 서로 접속된다.
본 실시형태에 따른 초전도 선재(1)의 제조 방법은, 제 1 초전도 재료층(13)과 초전도 재료 접합층(40)과 제 2 초전도 재료층(23)을 산소 어닐링하는 공정(S50)을 더 구비한다. 산소 어닐링 공정(S50)은 제 4 온도로, 또한, 제 3 산소 농도의 분위기 하에서 실행된다. 제 4 온도는 제 3 온도 이하이다. 제 4 온도는 200℃ 이상 500℃ 이하여도 좋다. 제 3 산소 농도는 제 2 산소 농도보다 높다. 제 3 산소 농도는 예를 들면, 100%(산소 분압 1atm)여도 좋다. 산소 어닐링 공정(S50)에 있어서, 제 1 초전도 재료층(13), 초전도 재료 접합층(40) 및 제 2 초전도 재료층(23)에 산소가 단시간에 충분히 공급될 수 있다. 이상의 공정에 의해서, 본 실시형태에 따른 초전도 선재(1)는 제조될 수 있다.
본 실시형태에 따른 초전도 선재(1)의 효과를 설명한다.
본 실시형태에 따른 초전도 선재(1)에서는, 초전도 재료 접합층(40)에 ?칭이 발생했을 경우, 제 1 초전도 재료층(13), 초전도 재료 접합층(40) 및 제 2 초전도 재료층(23)을 흐르고 있던 전류는, 제 1 초전도 재료층(13), 제 1 도체층(제 1 보호층(14) 및 제 1 안정화층(15)), 제 2 도체층(제 2 보호층(24) 및 제 2 안정화층(25)) 및 제 2 초전도 재료층(23)을 흐르기 때문에 이 전류가 초전도 재료 접합층(40)에 유입되는 것이 방지된다. 즉, 제 1 도체층과 제 2 도체층의 접속 부분은 초전도 재료 접합층(40)을 흐르고 있던 전류가 전류하는 바이패스로서 기능할 수 있다. 이에 의해, 초전도 재료 접합층(40)에 ?칭이 발생했을 때에, 초전도 재료 접합층(40)의 소실을 막을 수 있다.
(실시형태 1의 변형예)
상술한 실시형태 1에서는, 제 1 초전도 재료층(13)의 제 1 주면(13s) 상에 배치된 제 1 보호층(14)과, 제 2 초전도 재료층(23)의 제 2 주면(23s) 상에 배치된 제 2 보호층(24)이 서로 접속되는 동시에, 제 1 보호층(14) 상에 배치된 제 1 안정화층(15)과, 제 2 보호층(24) 상에 배치된 제 2 안정화층(25)이 서로 접속되는 구성에 대해서 설명했지만, 도 8에 도시되는 바와 같이, 제 1 보호층(14) 및 제 2 보호층(24)만이 서로 접속되는 구성이라고 해도, 실시형태 1과 동일한 효과를 얻을 수 있다.
구체적으로는, 도 8에 도시되는 초전도 선재(1)에서는, 제 1 안정화층(15)과 제 2 안정화층(25)이 서로 접속되어 있지 않기 때문에, 제 1 보호층(14)과 제 2 보호층(24)의 접속 부분만이, 초전도 재료 접합층(40)을 흐르고 있던 전류가 전류하는 바이패스로서 기능하게 된다. 즉, 본 변형예에 있어서, 제 1 보호층(14)은 본 개시에 있어서의 「제 1 도체층」을 구성하고, 제 2 보호층(24)은 본 개시에 있어서의 「제 2 도체층」을 구성한다.
(실시형태 2)
도 9를 참조하여, 실시형태 2에 따른 초전도 마그넷(100)에 대해 설명한다.
본 실시형태에 따른 초전도 마그넷(100)은 실시형태 1의 초전도 선재(1)를 포함한 초전도 코일(70)과, 초전도 코일(70)을 수용하는 크라이오스탯(105)과, 초전도 코일(70)을 냉각하는 냉동기(102)를 주로 구비한다. 특정적으로는, 초전도 마그넷(100)은 크라이오스탯(105)의 내부에 보지된 열 쉴드(106)와, 자성체 쉴드(140)를 더 구비해도 좋다.
초전도 코일(70)에서는, 초전도 선재(1)가 초전도 코일(70)의 중심축 주위에 권회되어 있다. 도시는 생략하지만, 초전도 코일(70)에는 제 1 선재(10) 및 제 2 선재(20)가 접속되어 있으며, 초전도 폐루프 회로가 구성되어 있다.
초전도 코일(70)을 포함한 초전도 코일체(110)는 크라이오스탯(105) 내에 수용되어 있다. 초전도 코일체(110)는 열 쉴드(106)의 내부에 보지되어 있다. 초전도 코일체(110)는 복수의 초전도 코일(70)과, 상방 지지부(114)와, 하방 지지부(111)를 포함한다. 복수의 초전도 코일(70)은 적층되어 있다. 적층된 초전도 코일(70)의 상단면 및 하단면을 상방 지지부(114)와 하방 지지부(111)가 사이에 두고 배치되어 있다.
적층된 초전도 코일(70)의 상단면과, 적층된 초전도 코일(70)의 하단면에 냉각판(113)이 배치되어 있다. 서로 인접하는 초전도 코일(70) 사이에도 냉각판(도시되지 않음)이 배치되어 있다. 냉각판(113)은 한쪽 단부가 냉동기(102)의 제 2 냉각 헤드(131)에 접속되어 있다. 서로 인접하는 초전도 코일(70) 사이에 배치된 냉각판(도시되지 않음)도, 그 한쪽 단부가 제 2 냉각 헤드(131)에 접속되어 있다. 냉동기(102)의 제 1 냉각 헤드(132)는 열 쉴드(106)의 벽부에 접속되어도 좋다. 그 때문에, 냉동기(102)에 의해서 열 쉴드(106)의 벽부도 냉각될 수 있다.
초전도 코일체(110)의 하방 지지부(111)는 초전도 코일(70)의 평면 형상보다큰 사이즈를 갖는다. 하방 지지부(111)는 복수의 지지 부재(115)에 의해서 열 쉴드(106)에 고정되어 있다. 복수의 지지 부재(115)는 봉 형상의 부재이며, 열 쉴드(106) 상벽과 하방 지지부(111)의 외주부를 접속하고 있다. 복수의 지지 부재(115)가 초전도 코일체(110)의 외주부에 배치되어 있다. 지지 부재(115)는 서로 동일한 간격을 두고 초전도 코일(70)을 둘러싸도록 배치되어 있다.
초전도 코일체(110)를 보지하는 열 쉴드(106)는 접속부(120)에 의해서 크라이오스탯(105)에 접속되어 있다. 접속부(120)는 초전도 코일체(110)의 중심축을 둘러싸도록, 초전도 코일체(110)의 외주부를 따라 등간격으로 배치되어 있다. 접속부(120)는 크라이오스탯(105)의 덮개체(135)와 열 쉴드(106) 상벽을 접속하고 있다.
크라이오스탯(105)의 덮개체(135)의 상부로부터 열 쉴드(106)의 내부까지 연장되도록 냉동기(102)가 배치되어 있다. 냉동기(102)는 초전도 코일체(110)를 냉각한다. 구체적으로는, 덮개체(135)의 상부 표면의 상방에 냉동기(102)의 본체부(133) 및 모터(134)가 배치된다. 본체부(133)로부터 열 쉴드(106)의 내부에까지 도달하도록 냉동기(102)가 배치되어 있다.
냉동기(102)는 예를 들면, 기포드·맥마흔식 냉동기여도 좋다. 냉동기(102)는 배관(137)을 통해서, 냉매를 압축하는 컴프레서(도시되지 않음)에 접속되어 있다. 컴프레서로 고압으로 압축된 냉매(예를 들어, 헬륨 가스)는 냉동기(102)에 공급된다. 이 냉매가 모터(134)에 의해 구동되는 디스플레이서(displacer)에 의해 팽창되는 것에 의해, 냉동기(102)에 내설된 축냉재(cold storage medium)가 냉각된다. 팽창하는 것에 의해 저압이 된 냉매는 컴프레서로 되돌려져서 다시 고압화된다.
냉동기(102)의 제 1 냉각 헤드(132)가 열 쉴드(106)를 냉각하는 것에 의해서 외부의 열이 열 쉴드(106) 내에 침입하는 것이 방지된다. 냉동기(102)의 제 2 냉각 헤드(131)가 냉각판(113)을 거쳐서 초전도 코일(70)을 냉각한다. 이렇게 하여, 초전도 코일(70)은 초전도 상태가 된다.
크라이오스탯(105)은 크라이오스탯 본체부(136)와 덮개체(135)를 포함한다. 본체부(133) 및 모터(134)의 주위는, 자성체 쉴드(140)에 의해서 둘러싸여 있다. 자성체 쉴드(140)는 초전도 코일체(110)로부터 발생한 자장(磁場)의 일부가 모터(134)에 침입하는 것을 방지할 수 있다.
초전도 마그넷(100)에는, 크라이오스탯(105) 및 열 쉴드(106)를 관통하고, 크라이오스탯(105)의 덮개체(135)로부터 크라이오스탯 본체부(136)의 바닥벽까지 도달하는 개구부(107)가 형성되어 있다. 개구부(107)는 초전도 코일체(110)의 초전도 코일(70)의 중앙부를 관통하도록 배치되어 있다. 피검지체(210)(도 10을 참조)가 개구부(107)의 내부에 배치되고, 피검지체(210)에 초전도 코일체(110)로부터 발생한 자장이 인가될 수 있다.
본 실시형태에 따른 초전도 코일(70)의 효과에 대해서 설명한다. 본 실시형태에 따른 초전도 코일(70)은 초전도 선재(1)를 포함한 초전도 코일(70)을 구비한다. 초전도 선재(1)는 초전도 코일의 중심축 주위에 권회되어 있다. 그 때문에, 본 실시형태에 따른 초전도 코일(70)은 높은 신뢰성을 갖는다.
본 실시형태에 따른 초전도 마그넷(100)의 효과에 대해서 설명한다. 본 실시형태에 따른 초전도 마그넷(100)은 초전도 선재(1)를 포함한 초전도 코일(70)과, 초전도 코일(70)을 수용하는 크라이오스탯(105)과, 초전도 코일(70)을 냉각하는 냉동기(102)를 구비한다. 그 때문에, 본 실시형태에 따른 초전도 마그넷(100)은 높은 신뢰성을 갖는다.
(실시형태 3)
도 10을 참조하여, 실시형태 3에 따른 초전도 기기(200)에 대해 설명한다. 본 실시형태에 따른 초전도 기기(200)는 예를 들면, 자기공명이미징(magnetic resonance imaging; MRI) 장치여도 좋다.
본 실시형태에 따른 초전도 기기(200)는 실시형태 2의 초전도 마그넷(100)을 주로 구비한다. 본 실시형태에 따른 초전도 기기(200)는 가동대(202)와 제어부(208)를 더 구비해도 좋다. 가동대(202)는 피검지체(210)가 탑재되는 천장판(205)과, 천장판(205)을 이동시키는 구동부(204)를 포함한다. 제어부(208)는 초전도 마그넷(100)과, 구동부(204)에 접속되어 있다.
제어부(208)는 초전도 마그넷(100)을 구동하여, 초전도 마그넷(100)의 개구부(107) 내에 균일한 자장을 발생시킨다. 제어부(208)는 가동대(202)를 이동시키고, 가동대(202) 상에 탑재된 피검지체(210)를 초전도 마그넷(100)의 개구부(107) 내에 진입시킨다. 피검지체(210)의 촬상을 끝내면, 제어부(208)는 가동대(202)를 이동시켜서, 가동대(202) 상에 탑재된 피검지체(210)를 초전도 마그넷(100)의 개구부(107)로부터 퇴출시킨다.
본 실시형태에 따른 초전도 기기(200)의 효과에 대해서 설명한다. 본 실시형태에 따른 초전도 기기(200)는 초전도 마그넷(100)을 구비한다. 그 때문에, 본 실시형태에 따른 초전도 기기(200)는 높은 신뢰성을 갖는다.
금회 개시된 실시형태 1 내지 3은 모든 점에서 예시이며, 제한적인 것은 아닌 것으로 생각되어야 하는 것이다. 본 발명의 범위는 상기한 실시형태 1 내지 3이 아니라 청구범위에 의해서 나타나고, 청구범위와 균등한 의미, 및 범위 내에서의 모든 변경이 포함되는 것이 의도된다.
1 : 초전도 선재 10 : 제 1 선재
11 : 제 1 금속 기판 12 : 제 1 중간층
13 : 제 1 초전도 재료층 13s : 제 1 주면
14 : 제 1 보호층 15 : 제 1 안정화층
17 : 제 1 단부 20 : 제 2 단부
21 : 제 2 금속 기판 22 : 제 2 중간층
23 : 제 2 초전도 재료층 23s : 제 2 주면
24 : 제 2 보호층 25 : 제 2 안정화층
27 : 제 2 단부 40 : 초전도 재료 접합층
40A : 미결정 70 : 초전도 코일
100 : 초전도 마그넷 102 : 냉동기
105 : 크라이오스탯 106 : 열 쉴드
107 : 개구부 110 : 초전도 코일체
111 : 하방 지지부 113 : 냉각판
114 : 상방 지지부 115 : 지지 부재
120 : 접속부 131 : 제 2 냉각 헤드
132 : 제 1 냉각 헤드 133 : 본체부
134 : 모터 135 : 덮개체
136 : 크라이오스탯 본체부 137 : 배관
140 : 자성체 쉴딩 200 : 초전도 기기
202 : 가동대 204 : 구동부
205 : 천장판 208 : 제어부
210 : 피검지체 300 : 가압 지그

Claims (9)

  1. 제 1 주면을 갖는 제 1 초전도 재료층을 포함한 제 1 선재와,
    제 2 주면을 갖는 제 2 초전도 재료층을 포함한 제 2 선재와,
    상기 제 1 주면의 제 1 단부와 상기 제 2 주면의 제 2 단부를 접합하는 초전도 재료 접합층을 구비하고,
    상기 제 1 선재는, 상기 제 1 선재의 길이 방향에 있어서의 한쪽 단부에 상기 제 1 단부와 인접하여 위치하는 제 1 단면을 갖고,
    상기 제 2 선재는, 상기 제 2 선재의 길이 방향에 있어서의 한쪽 단부에 상기 제 2 단부와 인접하여 위치하는 제 2 단면을 갖고,
    상기 제 1 선재와 상기 제 2 선재는 상기 제 1 단면 및 상기 제 2 단면이 동일한 방향을 향하도록 배치되고,
    상기 제 1 선재는 상기 제 1 주면 상의 상기 제 1 단부와 인접하는 위치에 배치된 제 1 도체층을 더 포함하고,
    상기 제 2 선재는 상기 제 2 주면 상에 상기 제 2 단부와 인접하는 위치에 배치된 제 2 도체층을 더 포함하며,
    상기 제 1 도체층과 상기 제 2 도체층은 서로 접속되는
    초전도 선재.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 선재와 상기 제 2 선재 사이의 간격은 상기 초전도 재료 접합층으로부터 멀어짐에 따라 커지는
    초전도 선재.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 제 1 도체층과 상기 제 2 도체층은 확산 접합에 의해 서로 접속되는
    초전도 선재.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제 1 도체층은 상기 제 1 주면 상에 배치된 제 1 보호층을 포함하고,
    상기 제 2 도체층은 상기 제 2 주면 상에 배치된 제 2 보호층을 포함하는
    초전도 선재.
  5. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제 1 도체층은,
    상기 제 1 주면 상에 배치된 제 1 보호층과,
    상기 제 1 보호층 상에 배치된 제 1 안정화층을 포함하고,
    상기 제 2 도체층은,
    상기 제 2 주면 상에 배치된 제 2 보호층과,
    상기 제 2 보호층 상에 배치된 제 2 안정화층을 포함하는
    초전도 선재.
  6. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제 1 초전도 재료층은 RE11Ba2Cu3Oy1(6.0≤y1≤8.0, RE1:희토류 원소)에 의해 구성되어 있고,
    상기 제 2 초전도 재료층은 RE21Ba2Cu3Oy2(6.0≤y2≤8.0, RE2:희토류 원소)에 의해 구성되어 있으며,
    상기 초전도 재료 접합층은 RE31Ba2Cu3Oy3(6.0≤y3≤8.0, RE3:희토류 원소)에 의해 구성되어 있는
    초전도 선재.
  7. 중심축을 갖는 초전도 코일에 있어서,
    제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 기재된 초전도 선재를 구비하고,
    상기 초전도 선재는 상기 중심축 주위에 권회되어 있는
    초전도 코일.
  8. 제 7 항에 기재된 초전도 코일과,
    상기 초전도 코일을 수용하는 크라이오스탯과,
    상기 초전도 코일을 냉각하는 냉동기를 구비하는
    초전도 마그넷.
  9. 제 8 항에 기재된 초전도 마그넷을 구비하는
    초전도 기기.
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