WO2018211702A1 - 超電導線材及びその製造方法、超電導コイル、超電導マグネット並びに超電導機器 - Google Patents

超電導線材及びその製造方法、超電導コイル、超電導マグネット並びに超電導機器 Download PDF

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wire
superconducting
layer
superconducting material
material layer
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康太郎 大木
永石　竜起
高史 山口
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住友電気工業株式会社
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    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F6/00—Superconducting magnets; Superconducting coils
    • H01F6/06—Coils, e.g. winding, insulating, terminating or casing arrangements therefor
    • H01F6/065—Feed-through bushings, terminals and joints
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01B—CABLES; CONDUCTORS; INSULATORS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR CONDUCTIVE, INSULATING OR DIELECTRIC PROPERTIES
    • H01B12/00—Superconductive or hyperconductive conductors, cables, or transmission lines
    • H01B12/02—Superconductive or hyperconductive conductors, cables, or transmission lines characterised by their form
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    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
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    • H01F6/06—Coils, e.g. winding, insulating, terminating or casing arrangements therefor
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01R—ELECTRICALLY-CONDUCTIVE CONNECTIONS; STRUCTURAL ASSOCIATIONS OF A PLURALITY OF MUTUALLY-INSULATED ELECTRICAL CONNECTING ELEMENTS; COUPLING DEVICES; CURRENT COLLECTORS
    • H01R4/00—Electrically-conductive connections between two or more conductive members in direct contact, i.e. touching one another; Means for effecting or maintaining such contact; Electrically-conductive connections having two or more spaced connecting locations for conductors and using contact members penetrating insulation
    • H01R4/58—Electrically-conductive connections between two or more conductive members in direct contact, i.e. touching one another; Means for effecting or maintaining such contact; Electrically-conductive connections having two or more spaced connecting locations for conductors and using contact members penetrating insulation characterised by the form or material of the contacting members
    • H01R4/68—Connections to or between superconductive connectors
    • 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

Definitions

  • the present invention relates to a superconducting wire and a manufacturing method thereof, a superconducting coil, a superconducting magnet, and a superconducting device.
  • Patent Document 1 discloses a superconducting wire including two wires including an oxide superconducting material layer and a short joining member including the oxide superconducting material layer.
  • the end faces of the two wires are in contact with each other, and the two wires are connected via a joining member.
  • a superconducting wire includes a first wire including a first superconducting material layer having a first main surface, and a second superconducting material layer including a second main surface.
  • the first wire has a first end face.
  • the third wire has a second end face.
  • the second length of the second wire in the longitudinal direction of the second wire is the first length of the first wire in the longitudinal direction of the first wire and the third length in the longitudinal direction of the third wire. It is shorter than the third length of the wire.
  • the second end surface is opposed to the first end surface with a space between the second end surface and the first end surface. This interval is 10 nm or more and less than 1 mm.
  • a method for manufacturing a superconducting wire includes a first wire including a first superconducting material layer having a first main surface, and a second superconducting material layer having a second main surface.
  • the first wire has a first end face.
  • the third wire has a second end face.
  • the second length of the second wire in the longitudinal direction of the second wire is the first length of the first wire in the longitudinal direction of the first wire and the third length in the longitudinal direction of the third wire. It is shorter than the third length of the wire.
  • the first microcrystal is formed on at least one of the first portion of the first main surface and the second portion of the second main surface, Forming a second microcrystal on at least one of the third portion of the main surface and the fourth portion of the third main surface, and on the first wire through the first microcrystal And placing the second wire on the third wire via the second microcrystal.
  • Placing the second wire rod on the first wire rod via the first microcrystal and on the third wire rod via the second crystallite is the first via the first crystallite.
  • the second end surface is opposed to the first end surface with a space between the second end surface and the first end surface. This interval is 10 nm or more and less than 1 mm.
  • a superconducting coil according to an aspect of the present invention includes the superconducting wire described above.
  • the superconducting wire is wound around the central axis of the superconducting coil.
  • a superconducting magnet according to an aspect of the present invention includes the superconducting coil, a cryostat that houses the superconducting coil, and a refrigerator that cools the superconducting coil.
  • a superconducting device according to an aspect of the present invention includes the superconducting magnet.
  • FIG. 1 is a schematic cross-sectional view of a superconducting wire according to Embodiment 1.
  • FIG. 2 is a schematic partial enlarged sectional view of region II shown in FIG. 1 of the superconducting wire according to the first embodiment.
  • FIG. 3 is a schematic partial enlarged sectional view of region III shown in FIG. 1 of the superconducting wire according to the first embodiment.
  • FIG. 4 is a diagram showing a flowchart of the method of manufacturing the superconducting wire according to the first embodiment.
  • FIG. 5 is a diagram showing a flowchart of a process of forming first microcrystals in the method of manufacturing a superconducting wire according to the first embodiment.
  • FIG. 1 is a schematic cross-sectional view of a superconducting wire according to Embodiment 1.
  • FIG. 2 is a schematic partial enlarged sectional view of region II shown in FIG. 1 of the superconducting wire according to the first embodiment.
  • FIG. 3 is a schematic partial enlarged
  • FIG. 6 is a diagram showing a two-dimensional X-ray diffraction image of the first superconducting material bonding layer after the microcrystal formation step in the superconducting wire manufacturing method according to Embodiment 1.
  • FIG. 7 is a diagram showing a two-dimensional X-ray diffraction image of the first superconducting material bonding layer after the heating and pressing step in the superconducting wire manufacturing method according to Embodiment 1.
  • FIG. 8 is a schematic cross-sectional view of the superconducting magnet according to the second embodiment.
  • FIG. 9 is a schematic side view of the superconducting device according to the third embodiment.
  • the first object of the present disclosure is to provide a superconducting wire in which the peel strength and the superconducting critical current are increased.
  • the second object of the present disclosure is to provide a method of manufacturing a superconducting wire capable of manufacturing a superconducting wire with increased peel strength and superconducting critical current in a short time.
  • a third object of the present disclosure is to provide a superconducting coil, a superconducting magnet, and a superconducting device including such a superconducting wire.
  • the peel strength and superconducting critical current in the superconducting wire can be increased.
  • a superconducting wire with increased peel strength and superconducting critical current can be manufactured in a short time.
  • the superconducting coil according to one embodiment of the present invention has high reliability and can generate a strong magnetic field.
  • the superconducting magnet according to one embodiment of the present invention has high reliability and can generate a strong magnetic field.
  • the superconducting device according to one embodiment of the present invention has high reliability and can generate a strong magnetic field.
  • a superconducting wire 1 includes a first wire 10 including a first superconducting material layer 13 having a first main surface 13s, and a second having a second main surface 23s.
  • the second wire 20 including the superconducting material layer 23, the third wire 30 including the third superconducting material layer 33 having the third main surface 33s, and the first portion 17 of the first main surface 13s;
  • the first superconducting material bonding layer 40 for bonding the second portion 27 of the second main surface 23s, the third portion 28 of the second main surface 23s, and the fourth portion of the third main surface 33s.
  • a second superconducting material bonding layer 42 for bonding to H.38.
  • the first wire 10 has a first end face 10e.
  • the third wire rod 30 has a second end face 30e.
  • the second length of the second wire 20 in the longitudinal direction of the second wire 20 is the first length of the first wire 10 and the length of the third wire 30 in the longitudinal direction of the first wire 10. Shorter than the third length of the third wire 30 in the direction.
  • the second end face 30e faces the first end face 10e with a gap G between the second end face 30e and the first end face 10e. This interval G is not less than 10 nm and less than 1 mm.
  • the gap G between the first end face 10e and the second end face 30e is 10 nm or more.
  • Oxygen is sufficiently supplied to the first superconducting material bonding layer 40, the second superconducting material bonding layer 42, the first superconducting material layer 13, the second superconducting material layer 23, and the third superconducting material layer 33.
  • the superconducting wire 1 according to the above (1) is configured.
  • Superconducting critical current I c at the first superconducting junction between the first superconducting material layer 13 and the second superconducting material layer 23 via the first superconducting material joining layer 40, and the second superconducting material joining The superconducting critical current I c at the second superconducting junction between the second superconducting material layer 23 and the third superconducting material layer 33 via the layer 42 increases.
  • the superconducting critical current I c of the superconducting wire 1 according to (1) increases.
  • the first superconductivity via the first superconducting material bonding layer 40 is used.
  • the second junction area of the second superconducting junction with the superconducting material layer 33 may be increased.
  • the first wire 10 and the third wire 30 may be a common wire.
  • the first portion 17 of the first wire 10 constitutes one end of one wire
  • the fourth portion 38 of the third wire 30 constitutes the other end of one wire. May be.
  • the first superconducting material layer 13 is exposed on the first end face 10e.
  • the third superconducting material layer 33 is exposed at the second end face 30e. Therefore, oxygen is sufficiently contained in the first superconducting material bonding layer 40, the second superconducting material bonding layer 42, the first superconducting material layer 13, the second superconducting material layer 23, and the third superconducting material layer 33.
  • the superconducting wire 1 according to the above (2) is configured so that it can be supplied.
  • the superconducting critical current I c of the superconducting wire 1 according to (2) increases.
  • the superconducting wire 1 further includes a first conductive member 50 and a second conductive member 52.
  • the first wire 10 includes a first protective layer 14 that contacts the first superconducting material layer 13, and a first stabilization layer 15 that contacts the first protective layer 14.
  • the second wire 20 includes a second protective layer 24 and a second stabilization layer 25 in contact with the second protective layer 24.
  • the third wire 30 includes a third protective layer 34 in contact with the third superconducting material layer 33 and a third stabilization layer 35 in contact with the third protective layer 34.
  • the first conductive member 50 connects the first protective layer 14 and the second protective layer 24, and connects the first stabilization layer 15 and the second stabilization layer 25. Yes.
  • the second conductive member 52 connects the second protective layer 24 and the third protective layer 34, and connects the second stabilizing layer 25 and the third stabilizing layer 35. Yes.
  • the joining layer 40 and the second superconducting material joining layer 42 transitions from the superconducting state to the normal conducting state, the first superconducting material layer 13, the second superconducting material layer 23, and the third superconducting material layer 33.
  • the current flowing through the first superconducting material bonding layer 40 and the second superconducting material bonding layer 42 functions as a bypass. At least one of the first superconducting material layer 13, the second superconducting material layer 23, the third superconducting material layer 33, the first superconducting material bonding layer 40, and the second superconducting material bonding layer 42 is in normal conduction from the superconducting state. It is possible to prevent the superconducting wire 1 from being damaged when transitioning to a state.
  • the manufacturing method of the superconducting wire 1 includes the first wire 10 including the first superconducting material layer 13 having the first main surface 13s, and the second main surface 23s. Preparing a second wire 20 including a second superconducting material layer 23 and a third wire 30 including a third superconducting material layer 33 having a third main surface 33s.
  • the first wire 10 has a first end face 10e.
  • the third wire rod 30 has a second end face 30e.
  • the second length of the second wire 20 in the longitudinal direction of the second wire 20 is the first length of the first wire 10 and the length of the third wire 30 in the longitudinal direction of the first wire 10. Shorter than the third length of the third wire 30 in the direction.
  • the first fine surface is formed on at least one of the first portion 17 of the first main surface 13s and the second portion 27 of the second main surface 23s.
  • the manufacturing method of the superconducting wire 1 applies pressure to the first wire 10, the first microcrystal, the second wire 20, the second microcrystal, and the third wire 30.
  • Heat is applied to form the first superconducting material bonding layer 40 and the second superconducting material bonding layer 42 from the first microcrystal and the second microcrystal, respectively, and the first superconducting material layer 13 and the first superconducting material layer 13 And oxygen annealing the first superconducting material bonding layer 40, the second superconducting material layer 23, the second superconducting material bonding layer 42, and the third superconducting material layer 33.
  • the gap G between the first end face 10e and the second end face 30e is 10 nm or more. Therefore, oxygen is added to the first superconducting material bonding layer 40, the second superconducting material bonding layer 42, the first superconducting material layer 13, the second superconducting material layer 23, and the third superconducting material layer 33 for a short time. Can be fully supplied.
  • the superconducting critical current I c at the second superconducting junction between the second superconducting material layer 23 and the third superconducting material layer 33 via the layer 42 increases.
  • a superconducting wire 1 may be prepared in a short time superconducting wire 1 superconducting critical current I c is increased.
  • the first through the first superconducting material bonding layer 40 is used.
  • the second junction area of the second superconducting junction between the second superconducting material layer 33 and the third superconducting material layer 33 may increase.
  • the superconducting wire 1 having the second peel strength increased therebetween can be manufactured.
  • the first wire 10 and the third wire 30 may be a common wire.
  • the first portion 17 of the first wire 10 constitutes one end of one wire
  • the fourth portion 38 of the third wire 30 constitutes the other end of one wire. May be.
  • a superconducting coil 70 according to one aspect of the present invention includes any of the superconducting wires 1 according to (1) to (3) above, and any of the superconducting wires 1 according to (1) to (3) above. Is wound around the central axis of the superconducting coil 70.
  • the superconducting coil 70 according to the above (5) has high reliability and can generate a strong magnetic field.
  • the superconducting magnet 100 includes the superconducting coil 70 according to the above (5), a cryostat 105 that houses the superconducting coil 70, and a refrigerator 102 that cools the superconducting coil 70.
  • the superconducting magnet 100 according to (6) has high reliability and can generate a strong magnetic field.
  • a superconducting device 200 according to an aspect of the present invention includes the superconducting magnet 100 according to (6) above.
  • the superconducting device 200 according to the above (7) has high reliability and can generate a strong magnetic field.
  • superconducting wire 1 includes a first wire 10, a second wire 20, a third wire 30, and a first superconducting material bonding layer 40. And a second superconducting material bonding layer 42 are mainly provided.
  • Superconducting wire 1 according to the present embodiment may further include a first conductive member 50 and a second conductive member 52.
  • the first wire 10 includes a first superconducting material layer 13 having a first main surface 13s. Specifically, the first wire 10 is provided on the first metal substrate 11, the first intermediate layer 12 provided on the first metal substrate 11, and the first intermediate layer 12. First superconducting material layer 13, first protective layer 14 provided on first main surface 13 s of first superconducting material layer 13, and first protective layer 14 provided on first protective layer 14 A stabilizing layer 15 may be included.
  • the second wire 20 includes a second superconducting material layer 23 having a second main surface 23s. Specifically, the second wire 20 is provided on the second metal substrate 21, the second intermediate layer 22 provided on the second metal substrate 21, and the second intermediate layer 22. The second superconducting material layer 23, the second protective layer 24, and the second stabilization layer 25 provided on the second protective layer 24 may be included.
  • the second length of the second wire 20 in the longitudinal direction of the second wire 20 is the first length of the first wire 10 and the length of the third wire 30 in the longitudinal direction of the first wire 10. Shorter than the third length of the third wire 30 in the direction.
  • the second wire 20 is shorter than the first wire 10 and shorter than the third wire 30.
  • the third wire 30 includes a third superconducting material layer 33 having a third main surface 33s. Specifically, the third wire 30 is provided on the third metal substrate 31, the third intermediate layer 32 provided on the third metal substrate 31, and the third intermediate layer 32. Third superconducting material layer 33, third protective layer 34 provided on third main surface 33s of third superconducting material layer 33, and third protective layer 34 provided on third protective layer 34 A stabilizing layer 35 may be included.
  • the third wire 30 may be configured in the same manner as the first wire 10.
  • the first wire 10 and the third wire 30 may be a common wire.
  • the first portion 17 of the first wire 10 constitutes one end of one wire
  • the fourth portion 38 of the third wire 30 constitutes the other end of one wire. May be.
  • the first metal substrate 11, the second metal substrate 21, and the third metal substrate 31 may each be an oriented metal substrate.
  • An oriented metal substrate means a metal substrate having a uniform crystal orientation on the surface of the metal substrate.
  • the oriented metal substrate may be, for example, a clad type metal substrate in which a nickel layer, a copper layer, and the like are arranged on a SUS or Hastelloy (registered trademark) base metal substrate.
  • the first intermediate layer 12 may be made of a material that has extremely low reactivity with the first superconducting material layer 13 and does not deteriorate the superconducting characteristics of the first superconducting material layer 13.
  • the second intermediate layer 22 may be made of a material that has extremely low reactivity with the second superconducting material layer 23 and does not deteriorate the superconducting characteristics of the second superconducting material layer 23.
  • the third intermediate layer 32 may be made of a material that has extremely low reactivity with the third superconducting material layer 33 and does not deteriorate the superconducting characteristics of the third superconducting material layer 33.
  • the first intermediate layer 12, the second intermediate layer 22, and the third intermediate layer 32 are, for example, YSZ (yttria stabilized zirconia), CeO 2 (cerium oxide), MgO (magnesium oxide), Y 2 O, respectively. 3 (yttrium oxide), Al 2 O 3 (aluminum oxide), LaMnO 3 (lanthanum manganese oxide), Gd 2 Zr 2 O 7 (gadolinium zirconate) and SrTiO 3 (strontium titanate) Also good.
  • Each of the first intermediate layer 12, the second intermediate layer 22, and the third intermediate layer 32 may be composed of a plurality of layers.
  • the first metal substrate 11 When a SUS substrate or a Hastelloy substrate is used as the first metal substrate 11, the second metal substrate 21, and the third metal substrate 31, the first intermediate layer 12, the second intermediate layer 22, and the third intermediate layer
  • 32 may be a crystal orientation layer formed by an IBAD (Ion Beam Assisted Deposition) method.
  • IBAD Ion Beam Assisted Deposition
  • the first intermediate layer 12 reduces the difference in crystal orientation between the first metal substrate 11 and the first superconducting material layer 13. Also good.
  • the second metal substrate 21 has crystal orientation on its surface
  • the second intermediate layer 22 reduces the difference in crystal orientation between the second metal substrate 21 and the second superconducting material layer 23.
  • the third intermediate layer 32 When the third metal substrate 31 has crystal orientation on its surface, the third intermediate layer 32 reduces the difference in crystal orientation between the third metal substrate 31 and the third superconducting material layer 33. Also good.
  • the first superconducting material layer 13 is a portion of the first wire 10 through which a superconducting current flows.
  • the second superconducting material layer 23 is a portion of the second wire 20 through which a superconducting current flows.
  • the third superconducting material layer 33 is a portion of the third wire 30 through which the superconducting current flows.
  • the first superconducting material layer 13, the second superconducting material layer 23, and the third superconducting material layer 33 are not particularly limited, but may be composed of an oxide superconducting material.
  • the first superconducting material layer 13 may be made of RE1 1 Ba 2 Cu 3 O y1 (6.0 ⁇ y1 ⁇ 8.0, where RE1 represents a rare earth element).
  • the second superconducting material layer 23 may be made of RE2 1 Ba 2 Cu 3 O y2 (6.0 ⁇ y2 ⁇ 8.0, where RE2 represents a rare earth element).
  • the third superconducting material layer 33 may be made of RE3 1 Ba 2 Cu 3 O y3 (6.0 ⁇ y3 ⁇ 8.0, where RE3 represents a rare earth element).
  • RE2 may be the same as RE1 and RE3, or may be different.
  • RE3 may be the same as or different from RE1.
  • RE1, RE2, and RE3 are each yttrium (Y), gadolinium (Gd), dysprosium (Dy), europium (Eu), samarium (Sm), lanthanum (La), neodymium (Nd), It may be erbium (Er), thulium (Tm), ytterbium (Yb), lutetium (Lu) or holmium (Ho). More specifically, y1, y2, and y3 may be 6.8 or more and 7.0 or less, respectively.
  • the first protective layer 14 is in contact with the first superconducting material layer 13.
  • the first protective layer 14 is not provided on the first portion 17 of the first superconducting material layer 13 that is in contact with the first superconducting material bonding layer 40.
  • the first portion 17 of the first superconducting material layer 13 is exposed from the first protective layer 14.
  • the first protective layer 14 surrounds the first superconducting material layer 13.
  • the first protective layer 14 includes the first superconducting material layer 13 and the first intermediate layer 12. And the 1st laminated body which consists of the 1st metal substrate 11 is surrounded.
  • the first portion 17 may be located at the first end (17) of the first wire 10.
  • the first protective layer 14 is made of a conductive material such as silver (Ag) or a silver alloy.
  • the first protective layer 14 functions as a bypass through which the current flowing through the first superconducting material layer 13 is commutated when the first superconducting material layer 13 transitions from the superconducting state to the normal conducting state.
  • the third protective layer 34 is in contact with the third superconducting material layer 33.
  • the third protective layer 34 is not provided on the fourth portion 38 of the third superconducting material layer 33 in contact with the second superconducting material bonding layer 42.
  • the fourth portion 38 of the third superconducting material layer 33 is exposed from the third protective layer 34.
  • the third protective layer 34 surrounds the third superconducting material layer 33.
  • the third protective layer 34 includes the third superconducting material layer 33 and the third intermediate layer 32. And the 3rd laminated body which consists of the 3rd metal substrate 31 is surrounded.
  • the fourth portion 38 may be located at the fourth end (38) of the third wire 30.
  • the third protective layer 34 is made of a conductive material such as silver (Ag) or a silver alloy.
  • the third protective layer 34 functions as a bypass through which the current flowing through the third superconducting material layer 33 commutates when the third superconducting material layer 33 transitions from the superconducting state to the normal conducting state.
  • the first stabilization layer 15 is in contact with the first protective layer 14.
  • the first stabilization layer 15 is not provided on the first portion 17 of the first superconducting material layer 13 that is in contact with the first superconducting material bonding layer 40.
  • the first portion 17 of the first superconducting material layer 13 is exposed from the first stabilization layer 15.
  • the first stabilization layer 15 surrounds the first superconducting material layer 13.
  • the first stabilization layer 15 includes the first superconducting material layer 13 and the first intermediate layer.
  • the first laminated body composed of 12 and the first metal substrate 11 is surrounded.
  • the third stabilization layer 35 is in contact with the third protective layer 34.
  • the third stabilization layer 35 is not provided on the fourth portion 38 of the third superconducting material layer 33 that contacts the second superconducting material bonding layer 42.
  • the fourth portion 38 of the third superconducting material layer 33 is exposed from the third stabilization layer 35.
  • the third stabilization layer 35 surrounds the third superconducting material layer 33.
  • the third stabilization layer 35 includes the third superconducting material layer 33 and the third intermediate layer.
  • the third laminated body composed of 32 and the third metal substrate 31 is surrounded.
  • the first stabilization layer 15 and the third stabilization layer 35 may be a metal layer having good conductivity such as copper (Cu) or a copper alloy, for example.
  • the first stabilization layer 15, together with the first protective layer 14, converts the current flowing through the first superconducting material layer 13 when the first superconducting material layer 13 transitions from the superconducting state to the normal conducting state. It functions as a bypass to flow.
  • the third stabilization layer 35, together with the third protective layer 34 converts the current flowing through the third superconducting material layer 33 when the third superconducting material layer 33 transitions from the superconducting state to the normal conducting state. It functions as a bypass to flow.
  • the first stabilization layer 15 and the third stabilization layer 35 are thicker than the first protection layer 14 and the third protection layer 34, respectively.
  • the second protective layer 24 is made of a conductive material such as silver (Ag) or a silver alloy.
  • the second stabilization layer 25 may be, for example, a metal layer having good conductivity such as copper (Cu) or a copper alloy.
  • the second stabilization layer 25 is thicker than the second protective layer 24.
  • the second protective layer 24 and the second stabilization layer 25 are formed on the second portion 27 of the second superconducting material layer 23 in contact with the first superconducting material joining layer 40 and the second superconducting material joining. It is not provided on the third portion 28 of the second superconducting material layer 23 that contacts the layer 42.
  • the second portion 27 and the third portion 28 of the second superconducting material layer 23 are exposed from the second protective layer 24 and the second stabilization layer 25.
  • the second portion 27 may be located at the second end (27) of the second wire 20.
  • the third portion 28 may be located at the third end (28) of the second wire 20.
  • the second protective layer 24 and the second stabilization layer 25 are not provided on the second superconducting material layer 23.
  • the second protective layer 24 and the second stabilization layer 25 are provided on the back surface of the second metal substrate 21.
  • the back surface of the second metal substrate 21 is a surface opposite to the front surface of the second metal substrate 21 on which the second superconducting material layer 23 is provided.
  • the first wire 10 has a first end face 10e.
  • the third wire 30 has a second end face 30e.
  • the second end face 30e faces the first end face 10e with a gap G between the second end face 30e and the first end face 10e.
  • the gap G may be 10 nm or more, 100 nm or more, or 1 ⁇ m or more.
  • the gap G may be less than 1 mm, 400 ⁇ m or less, or 100 ⁇ m or less.
  • the first main surface 13 s of the first superconducting material layer 13 and the second main surface 23 s of the second superconducting material layer 23 are bonded to each other through the first superconducting material bonding layer 40.
  • the second main surface 23 s of the second superconducting material layer 23 and the third main surface 33 s of the third superconducting material layer 33 are joined to each other via the second superconducting material joining layer 42.
  • the second wire 20 straddles the first end surface 10 e of the first wire 10 and the second end surface 30 e of the third wire 30.
  • the second superconducting material layer 23 bridges the first portion 17 of the first superconducting material layer 13 and the fourth portion 38 of the third superconducting material layer 33.
  • the first superconducting material layer 13 extends to the first end face 10e, and may be exposed to the first end face 10e.
  • the third superconducting material layer 33 extends to the second end face 30e, and may be exposed to the second end face 30e.
  • the first conductive member 50 connects the first protective layer 14 and the second protective layer 24, and connects the first stabilization layer 15 and the second stabilization layer 25. Yes.
  • the first conductive member 50 is not particularly limited, but may be composed of solder.
  • the first conductive member 50 includes the first superconducting material layer 13 and the second superconducting material layer when a quench occurs in the first superconducting material bonding layer 40 (a phenomenon of transition from the superconducting state to the normal conducting state). 23 and the current flowing through the first superconducting material bonding layer 40 can be bypassed.
  • the first conductive member 50 can reinforce the first superconducting joint between the first wire 10 and the second wire 20.
  • the second conductive member 52 connects the second protective layer 24 and the third protective layer 34, and connects the second stabilizing layer 25 and the third stabilizing layer 35. Yes.
  • the second conductive member 52 is not particularly limited, but may be composed of solder.
  • the second conductive member 52 flows through the second superconducting material layer 23, the third superconducting material layer 33, and the second superconducting material joining layer 42 when a quench occurs in the second superconducting material joining layer 42.
  • the current that has been stored can be bypassed.
  • the second conductive member 52 can reinforce the second superconducting joint between the second wire 20 and the third wire 30.
  • the first superconducting material bonding layer 40 includes a first portion 17 of the first main surface 13 s of the first superconducting material layer 13 and a second portion of the second main surface 23 s of the second superconducting material layer 23. 27 is joined.
  • the first superconducting material bonding layer 40 is not particularly limited, but may be composed of an oxide superconducting material.
  • the first superconducting material bonding layer 40 may be made of RE3 1 Ba 2 Cu 3 O y3 (6.0 ⁇ y3 ⁇ 8.0, where RE3 represents a rare earth element).
  • RE3 may be the same as or different from RE1.
  • RE3 may be the same as or different from RE2.
  • RE3 is yttrium (Y), gadolinium (Gd), dysprosium (Dy), europium (Eu), samarium (Sm), lanthanum (La), neodymium (Nd), erbium (Er), thulium. (Tm), ytterbium (Yb), lutetium (Lu), or holmium (Ho). More specifically, y3 may be 6.8 or more and 7.0 or less.
  • the second superconducting material bonding layer 42 includes a third portion 28 of the second main surface 23 s of the second superconducting material layer 23 and a fourth portion of the third main surface 33 s of the third superconducting material layer 33. 38 is joined.
  • the third portion 28 is different from the second portion 27.
  • the second superconducting material bonding layer 42 is not particularly limited, but may be composed of an oxide superconducting material.
  • the second superconducting material bonding layer 42 may be composed of RE5 1 Ba 2 Cu 3 O y5 (6.0 ⁇ y5 ⁇ 8.0, where RE5 represents a rare earth element).
  • RE5 may be the same as RE2, or may be different.
  • RE5 may be the same as RE3 or different.
  • RE5 may be the same as RE4 or different. More specifically, RE5 is yttrium (Y), gadolinium (Gd), dysprosium (Dy), europium (Eu), samarium (Sm), lanthanum (La), neodymium (Nd), erbium (Er), thulium. (Tm), ytterbium (Yb), lutetium (Lu), or holmium (Ho). More specifically, y5 may be 6.8 or more and 7.0 or less.
  • the manufacturing method of the superconducting wire 1 of this Embodiment includes a first wire 10 including a first superconducting material layer 13 having a first main surface 13s, and a second main surface.
  • the first wire 10 has a first end face 10e.
  • the third wire rod 30 has a second end face 30e.
  • the second length of the second wire 20 in the longitudinal direction of the second wire 20 is the first length of the first wire 10 and the length of the third wire 30 in the longitudinal direction of the first wire 10. Shorter than the third length of the third wire 30 in the direction.
  • the second wire 20 is shorter than the first wire 10 and shorter than the third wire 30.
  • the manufacturing method of the superconducting wire 1 of the present embodiment includes the first superconducting material on at least one of the first portion 17 of the first main surface 13s and the second portion 27 of the second main surface 23s. Forming the first microcrystal of the oxide superconducting material constituting the bonding layer 40; and at least one of the third portion 28 of the second main surface 23s and the fourth portion 38 of the third main surface 33s. Forming a second microcrystal of the oxide superconducting material constituting the second superconducting material bonding layer 42 (S20). The second microcrystal is formed by a process similar to the process of forming the first microcrystal.
  • the process of forming the first microcrystal in the method of manufacturing superconducting wire 1 of the present embodiment will be described as an example.
  • Forming the first microcrystal (S20) includes forming the first microcrystal on at least one of the first portion 17 of the first superconducting material layer 13 and the second portion 27 of the second superconducting material layer 23.
  • a solution containing an organic compound of an element constituting the first superconducting material bonding layer 40 is used as the first portion 17 of the first superconducting material layer 13 and the second portion 27 of the second superconducting material layer 23. On at least one of the coatings.
  • a raw material solution in the MOD method that is, an organic compound of an element constituting RE3 1 Ba 2 Cu 3 O y3 which is a material of the first superconducting material bonding layer 40 (for example, an organometallic compound)
  • an organic compound for example, an organometallic compound
  • a solution in which an organometallic complex is dissolved in an organic solvent is used.
  • the organic compound may be an organic compound not containing fluorine.
  • Forming the first microcrystal (S20) includes pre-baking (S22) a film containing an organic compound of an element constituting the first superconducting material bonding layer 40. Specifically, this film is temporarily fired at a first temperature.
  • the first temperature is equal to or higher than the decomposition temperature of the organic compound and equal to or lower than the temperature at which the oxide superconducting material constituting the first superconducting material bonding layer 40 is generated.
  • the organic compound contained in this film is thermally decomposed to become a precursor of the oxide superconducting material (hereinafter, a film containing this precursor is referred to as a pre-baked film).
  • the precursor of the oxide superconducting material includes, for example, BaCO 3 which is a carbon compound of Ba, an oxide of a rare earth element (RE3), and CuO.
  • the provisional baking step (S22) may be performed at a first temperature such as a temperature of about 500 ° C. and in an atmosphere having an oxygen concentration of 20% or more.
  • Forming microcrystals (S20) includes heating the temporarily fired film at a second temperature higher than the first temperature to thermally decompose the carbon compound contained in the temporarily fired film (S23).
  • the second temperature may be, for example, 650 ° C. or higher and 800 ° C. or lower.
  • the carbon compound contained in the temporarily fired film is thermally decomposed, and the oxide superconducting material constituting the first superconducting material bonding layer 40 is obtained.
  • the step (S23) of thermally decomposing the carbon compound contained in the temporarily fired film is performed in an atmosphere having a first oxygen concentration.
  • the first oxygen concentration is 1% to 100% (oxygen partial pressure 1 atm).
  • a first crystallite of material is formed.
  • the method of manufacturing the superconducting wire 1 of the present embodiment is performed on the first wire 10 via the first microcrystal and the third wire 30 via the second microcrystal.
  • the second wire rod 20 is further placed on the top (S30). Placing the second wire 20 on the first wire 10 via the first microcrystal and on the third wire 30 via the second microcrystal is via the first crystal. Stacking the first portion 17 of the first wire rod 10 and the second portion 27 of the second wire rod 20, and the third portion 28 of the second wire rod 20 via the second microcrystal Stacking the fourth portion 38 of the third wire 30.
  • the second wire 20 straddles the first end surface 10 e of the first wire 10 and the second end surface 30 e of the third wire 30.
  • the second superconducting material layer 23 bridges the first portion 17 of the first superconducting material layer 13 and the fourth portion 38 of the third superconducting material layer 33.
  • the second end face 30e faces the first end face 10e with a gap G between the second end face 30e and the first end face 10e.
  • the gap G may be 10 nm or more, 100 nm or more, or 1 ⁇ m or more.
  • the gap G may be less than 1 mm, 400 ⁇ m or less, or 100 ⁇ m or less.
  • the method of manufacturing the superconducting wire 1 of the present embodiment heat is applied while applying pressure to the first wire 10, the first microcrystal, the second wire 20, the second microcrystal, and the third wire 30.
  • the method further includes generating a first superconducting material bonding layer 40 and a second superconducting material bonding layer 42 from the first microcrystal and the second microcrystal, respectively (S40).
  • the first wire 10 and the second wire 20 are pressed against each other using a pressing jig, whereby 1 MPa is applied to the first wire 10, the first microcrystal, and the second wire 20. Apply the above pressure.
  • a pressure of 1 MPa or more is applied to the second wire 20, the second microcrystal, and the third wire 30 by pressing the second wire 20 and the third wire 30 together using a pressing jig. .
  • the third temperature is equal to or higher than the second temperature and is equal to or higher than the temperature at which the oxide superconducting material constituting the first superconducting material bonding layer 40 and the second superconducting material bonding layer 42 is generated.
  • the second oxygen concentration is lower than the first oxygen concentration.
  • the second oxygen concentration may be 100 ppm, for example.
  • the first microcrystal and the second microcrystal generated in the pre-baked film pyrolysis step (S23) are grown and configured by crystals having a large particle size.
  • a first superconducting material bonding layer 40 and a second superconducting material bonding layer 42 are generated.
  • the first microcrystal grows along at least one crystal orientation of the first superconducting material layer 13 and the second superconducting material layer 23 on which the film is formed in the film forming step (S21), and the first microcrystal grows.
  • the superconducting material bonding layer 40 is formed.
  • the second microcrystal grows along at least one crystal orientation of the second superconducting material layer 23 and the third superconducting material layer 33 on which the film has been formed in the film forming step (S21), and the second microcrystal grows. It becomes the superconducting material bonding layer 42.
  • the first superconducting material layer 13 of the first wire 10 and the second superconducting material layer 23 of the second wire 20 are joined to each other via the first superconducting material joining layer 40.
  • the second superconducting material layer 23 of the second wire 20 and the third superconducting material layer 33 of the third wire 30 are joined to each other via the second superconducting material joining layer 42.
  • the manufacturing method of the superconducting wire 1 of the present embodiment includes the first superconducting material layer 13, the first superconducting material bonding layer 40, the second superconducting material layer 23, the second superconducting material bonding layer 42, and the third superconducting material bonding layer 40. Further, oxygen annealing is performed on the superconducting material layer 33 (S50). The oxygen annealing step (S50) is performed at the fourth temperature and in the atmosphere of the third oxygen concentration. The fourth temperature is equal to or lower than the third temperature. The fourth temperature may be 200 ° C. or higher and 500 ° C. or lower. The third oxygen concentration is higher than the second oxygen concentration. The third oxygen concentration may be, for example, 100% (oxygen partial pressure 1 atm).
  • the first superconducting material layer 13, the first superconducting material bonding layer 40, the first Oxygen can be sufficiently supplied to the second superconducting material layer 23, the second superconducting material bonding layer 42, and the third superconducting material layer 33 in a short time.
  • the superconducting wire 1 of the present embodiment can be manufactured through the above steps.
  • the superconducting wire 1 of the present embodiment includes a first wire 10 including a first superconducting material layer 13 having a first main surface 13s, and a second superconducting material layer 23 having a second main surface 23s.
  • the first superconducting material bonding layer 40 for bonding the second portion 27 of 23s, the third portion 28 of the second main surface 23s, and the fourth portion 38 of the third main surface 33s are bonded.
  • a second superconducting material bonding layer 42 for bonding the second portion 27 of 23s, the third portion 28 of the second main surface 23s, and the fourth portion 38 of the third main surface 33s are bonded.
  • a second superconducting material bonding layer 42 for bonding the second portion 27 of 23s, the third portion 28 of the second main surface 23s, and the fourth portion 38 of the third main surface
  • the first wire 10 has a first end face 10e.
  • the third wire rod 30 has a second end face 30e.
  • the second length of the second wire 20 in the longitudinal direction of the second wire 20 is the first length of the first wire 10 and the length of the third wire 30 in the longitudinal direction of the first wire 10. Shorter than the third length of the third wire 30 in the direction.
  • the second end face 30e faces the first end face 10e with a gap G between the second end face 30e and the first end face 10e. This interval G is not less than 10 nm and less than 1 mm.
  • the first superconducting material joining layer 40, the second superconducting material joining layer 42, the first The superconducting wire 1 of the present embodiment is configured so that oxygen can be sufficiently supplied to the first superconducting material layer 13, the second superconducting material layer 23, and the third superconducting material layer 33.
  • the superconducting critical current I c of the first superconducting junction between the first superconductor material layer 13 and the second superconducting material layer 23 through the first superconducting material bonding layer 40, a second superconducting material bonding The superconducting critical current I c at the second superconducting junction between the second superconducting material layer 23 and the third superconducting material layer 33 via the layer 42 increases.
  • the superconducting critical current I c of the superconducting wire 1 of the present embodiment increases.
  • the first superconducting material layer 13 and the second superconducting material layer 23 via the first superconducting material bonding layer 40 are used.
  • the second junction area of the superconducting junction can be increased.
  • the first wire 10 and the third wire 30 may be a common wire.
  • the first portion 17 of the first wire 10 constitutes one end of one wire
  • the fourth portion 38 of the third wire 30 constitutes the other end of one wire. May be.
  • first superconducting material layer 13 is exposed at first end face 10e.
  • the third superconducting material layer 33 is exposed at the second end face 30e. Therefore, in the oxygen annealing step (S50), the first superconducting material joining layer 40, the second superconducting material joining layer 42, the first superconducting material layer 13, the second superconducting material layer 23, and the third superconducting material layer.
  • the superconducting wire 1 of the present embodiment is configured so that oxygen can be sufficiently supplied to 33.
  • the superconducting critical current I c of the superconducting wire 1 of the present embodiment increases.
  • the superconducting wire 1 of the present embodiment further includes a first conductive member 50 and a second conductive member 52.
  • the first wire 10 includes a first protective layer 14 that contacts the first superconducting material layer 13, and a first stabilization layer 15 that contacts the first protective layer 14.
  • the second wire 20 includes a second protective layer 24 and a second stabilization layer 25 in contact with the second protective layer 24.
  • the third wire 30 includes a third protective layer 34 in contact with the third superconducting material layer 33 and a third stabilization layer 35 in contact with the third protective layer 34.
  • the first conductive member 50 connects the first protective layer 14 and the second protective layer 24, and connects the first stabilization layer 15 and the second stabilization layer 25. Yes.
  • the second conductive member 52 connects the second protective layer 24 and the third protective layer 34, and connects the second stabilizing layer 25 and the third stabilizing layer 35. Yes.
  • 1st protective layer 14, 2nd protective layer 24, 3rd protective layer 34, 1st stabilization layer 15, 2nd stabilization layer 25, 3rd stabilization layer 35, 1st electrically-conductive member 50 and the second conductive member 52 include a first superconducting material layer 13, a second superconducting material layer 23, a third superconducting material layer 33, a first superconducting material bonding layer 40, and a second superconducting material bonding layer.
  • the first superconducting material layer 13, the second superconducting material layer 23, the third superconducting material layer 33, the first superconducting material bonding layer 40, and the first superconducting material layer 40 2 functions as a bypass through which the current flowing through the superconducting material bonding layer 42 is commutated.
  • At least one of the first superconducting material layer 13, the second superconducting material layer 23, the third superconducting material layer 33, the first superconducting material bonding layer 40, and the second superconducting material bonding layer 42 is in normal conduction from the superconducting state. It is possible to prevent the superconducting wire 1 from being damaged when transitioning to a state.
  • the manufacturing method of the superconducting wire 1 of the present embodiment includes a first wire 10 including a first superconducting material layer 13 having a first main surface 13s, and a second superconducting material having a second main surface 23s. Preparing the second wire 20 including the layer 23 and the third wire 30 including the third superconducting material layer 33 having the third main surface 33s (S10).
  • the first wire 10 has a first end face 10e.
  • the third wire rod 30 has a second end face 30e.
  • the second length of the second wire 20 in the longitudinal direction of the second wire 20 is the first length of the first wire 10 and the length of the third wire 30 in the longitudinal direction of the first wire 10. Shorter than the third length of the third wire 30 in the direction.
  • the first microcrystal is formed on at least one of the first portion 17 of the first main surface 13s and the second portion 27 of the second main surface 23s.
  • Forming second microcrystals on at least one of the third portion 28 of the second main surface 23s and the fourth portion 38 of the third main surface 33s S20
  • Placing the second wire 20 on the first wire 10 via the microcrystals and on the third wire 30 via the second microcrystals S30.
  • the second end face 30e faces the first end face 10e with a gap G between the second end face 30e and the first end face 10e. This interval G is not less than 10 nm and less than 1 mm.
  • the superconducting wire 1 of the present embodiment heat is applied while applying pressure to the first wire 10, the first microcrystal, the second wire 20, the second microcrystal, and the third wire 30.
  • the first superconducting material bonding layer 40 and the second superconducting material bonding layer 42 are generated from the first microcrystal and the second microcrystal, respectively (S40), and the first superconducting material layer 13
  • the first superconducting material bonding layer 40, the second superconducting material layer 23, the second superconducting material bonding layer 42, and the third superconducting material layer 33 are further provided with oxygen annealing (S50).
  • the gap G between the first end face 10e and the second end face 30e is 10 nm or more. Therefore, in the oxygen annealing step (S50), the first superconducting material layer 13, the first superconducting material bonding layer 40, the second superconducting material layer 23, the second superconducting material bonding layer 42, and the third superconducting material layer. 33 can be sufficiently supplied with oxygen in a short time.
  • the superconducting critical current I c at the second superconducting junction between the second superconducting material layer 23 and the third superconducting material layer 33 via the layer 42 increases. According to the method of manufacturing a superconducting wire 1 of the present embodiment may be manufactured in a short time superconducting wire 1 superconducting critical current I c is increased.
  • the gap G between the first end face 10e and the second end face 30e is less than 1 mm. Therefore, the first superconducting joint portion between the first superconducting material layer 13 and the second superconducting material layer 23 via the first superconducting material joining layer 40, and the second superconducting area.
  • the second junction area of the second superconducting junction between the second superconducting material layer 23 and the third superconducting material layer 33 via the material junction layer 42 may increase.
  • the first peel strength between first wire 10 and second wire 20 and the distance between second wire 20 and third wire 30 are as follows. Thus, the superconducting wire 1 having an increased second peel strength can be manufactured.
  • the first wire 10 and the third wire 30 may be a common wire.
  • the first portion 17 of the first wire 10 constitutes one end of one wire
  • the fourth portion 38 of the third wire 30 constitutes the other end of one wire. May be.
  • the superconducting magnet 100 of the present embodiment mainly includes a superconducting coil 70 including the superconducting wire 1 of the first embodiment, a cryostat 105 that houses the superconducting coil 70, and a refrigerator 102 that cools the superconducting coil 70.
  • the superconducting magnet 100 may further include a heat shield 106 held inside the cryostat 105 and a magnetic shield 140.
  • the superconducting wire 1 is wound around the central axis of the superconducting coil 70.
  • Superconducting coil body 110 including superconducting coil 70 is housed in cryostat 105.
  • Superconducting coil body 110 is held inside heat shield 106.
  • Superconducting coil body 110 includes a plurality of superconducting coils 70, an upper support portion 114, and a lower support portion 111.
  • a plurality of superconducting coils 70 are stacked. The upper and lower end surfaces of the superconducting coils 70 stacked are arranged so that the upper support portion 114 and the lower support portion 111 sandwich the upper end surface and the lower end surface.
  • a cooling plate 113 is disposed on the upper end surface of the superconducting coil 70 that is laminated and on the lower end surface of the superconducting coil 70 that is laminated.
  • a cooling plate (not shown) is also disposed between the superconducting coils 70 adjacent to each other.
  • One end of the cooling plate 113 is connected to the second cooling head 131 of the refrigerator 102.
  • a cooling plate (not shown) disposed between the superconducting coils 70 adjacent to each other is also connected to the second cooling head 131 at one end thereof.
  • the first cooling head 132 of the refrigerator 102 may be connected to the wall portion of the heat shield 106. Therefore, the wall portion of the heat shield 106 can also be cooled by the refrigerator 102.
  • the lower support part 111 of the superconducting coil body 110 has a size larger than the planar shape of the superconducting coil 70.
  • the lower support portion 111 is fixed to the heat shield 106 by a plurality of support members 115.
  • the plurality of support members 115 are rod-shaped members, and connect the upper wall of the heat shield 106 and the outer peripheral portion of the lower support portion 111.
  • a plurality of support members 115 are arranged on the outer periphery of the superconducting coil body 110. Support members 115 are arranged to surround superconducting coil 70 at the same interval.
  • the heat shield 106 that holds the superconducting coil body 110 is connected to the cryostat 105 by the connecting portion 120.
  • the connecting portions 120 are arranged at equal intervals along the outer peripheral portion of the superconducting coil body 110 so as to surround the central axis of the superconducting coil body 110.
  • the connection part 120 connects the lid body 135 of the cryostat 105 and the upper wall of the heat shield 106.
  • the refrigerator 102 is arranged so as to extend from the upper part of the lid 135 of the cryostat 105 to the inside of the heat shield 106.
  • the refrigerator 102 cools the superconducting coil body 110.
  • the main body 133 and the motor 134 of the refrigerator 102 are disposed above the upper surface of the lid 135.
  • the refrigerator 102 is arranged so as to reach the inside of the heat shield 106 from the main body 133.
  • the refrigerator 102 may be, for example, a Gifford McMahon refrigerator.
  • the refrigerator 102 is connected through a pipe 137 to a compressor (not shown) that compresses the refrigerant.
  • the refrigerant for example, helium gas
  • the refrigerant is expanded by a displacer driven by a motor 134, whereby the regenerator material provided in the refrigerator 102 is cooled.
  • the refrigerant which has become low pressure due to expansion, is returned to the compressor and is increased in pressure again.
  • the first cooling head 132 of the refrigerator 102 cools the heat shield 106 to prevent external heat from entering the heat shield 106.
  • the second cooling head 131 of the refrigerator 102 cools the superconducting coil 70 via the cooling plate 113.
  • the superconducting coil 70 is in a superconducting state.
  • the cryostat 105 includes a cryostat main body 136 and a lid body 135.
  • the periphery of the main body 133 and the motor 134 is surrounded by a magnetic shield 140.
  • the magnetic shield 140 can prevent a part of the magnetic field generated from the superconducting coil body 110 from entering the motor 134.
  • the superconducting magnet 100 is formed with an opening 107 that penetrates the cryostat 105 and the heat shield 106 and reaches the bottom wall of the cryostat main body 136 from the lid body 135 of the cryostat 105.
  • the opening 107 is disposed so as to penetrate the central portion of the superconducting coil 70 of the superconducting coil body 110.
  • the detected object 210 (see FIG. 9) is disposed inside the opening 107, and a magnetic field generated from the superconducting coil body 110 can be applied to the detected object 210.
  • Superconducting coil 70 according to the present embodiment includes superconducting coil 70 including superconducting wire 1.
  • Superconducting wire 1 is wound around the central axis of the superconducting coil. Therefore, the superconducting coil 70 according to the present embodiment has high reliability and can generate a strong magnetic field.
  • the superconducting magnet 100 of this embodiment includes a superconducting coil 70 including the superconducting wire 1, a cryostat 105 that accommodates the superconducting coil 70, and a refrigerator 102 that cools the superconducting coil 70. Therefore, the superconducting magnet 100 of the present embodiment has high reliability and can generate a strong magnetic field.
  • Superconducting device 200 of the present embodiment may be, for example, a magnetic resonance imaging (MRI) apparatus.
  • MRI magnetic resonance imaging
  • the superconducting device 200 of the present embodiment mainly includes the superconducting magnet 100 of the second embodiment.
  • Superconducting device 200 of the present embodiment may further include a movable table 202 and a control unit 208.
  • the movable table 202 includes a top plate 205 on which the detected object 210 is placed and a drive unit 204 that moves the top plate 205.
  • the control unit 208 is connected to the superconducting magnet 100 and the drive unit 204.
  • the control unit 208 drives the superconducting magnet 100 to generate a uniform magnetic field in the opening 107 of the superconducting magnet 100.
  • the control unit 208 moves the movable table 202 and causes the detected object 210 placed on the movable table 202 to enter the opening 107 of the superconducting magnet 100.
  • the control unit 208 moves the movable table 202 and causes the detected object 210 placed on the movable table 202 to exit from the opening 107 of the superconducting magnet 100.
  • Superconducting device 200 of the present embodiment includes superconducting magnet 100. Therefore, the superconducting device 200 of the present embodiment has high reliability and can generate a strong magnetic field. Using the superconducting device 200 of the present embodiment, the detected object 210 can be imaged with high accuracy.
  • first superconducting wire 10 first wire, 10e first end face, 11 first metal substrate, 12 first intermediate layer, 13 first superconducting material layer, 13s first main surface, 14 first protection Layer, 15 first stabilizing layer, 17 first portion, 20 second wire rod, 21 second metal substrate, 22 second intermediate layer, 23 second superconducting material layer, 23s second main surface , 24 second protective layer, 25 second stabilization layer, 27 second part, 28 third part, 30 third wire rod, 30e second end face, 31 third metal substrate, 32 third Intermediate layer, 33 third superconducting material layer, 33s third main surface, 34 third protective layer, 35 third stabilizing layer, 38 fourth portion, 40 first superconducting material bonding layer, 42 Second superconducting material bonding layer, 50, first conductive member, 52, second Conductive member, 70 superconducting coil, 100 superconducting magnet, 102 refrigerator, 105 cryostat, 106 heat shield, 107 opening, 110 superconducting coil body, 111 lower support part, 113 cooling plate, 114 upper support part, 115 support

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Abstract

超電導線材は、第１の主面を有する第１の超電導材料層を含む第１の線材と、第２の主面を有する第２の超電導材料層を含む第２の線材と、第３の主面を有する第３の超電導材料層を含む第３の線材と、第１の主面と第２の主面とを接合する第１の超電導材料接合層と、第２の主面と第３の主面とを接合する第２の超電導材料接合層とを備える。第１の線材は第１の端面を有する。第３の線材は第２の端面を有する。第２の端面は、第１の端面との間に間隔を空けて、第１の端面に対向している。この間隔は１０ｎｍ以上１ｍｍ未満である。

Description

超電導線材及びその製造方法、超電導コイル、超電導マグネット並びに超電導機器
　本発明は、超電導線材及びその製造方法、超電導コイル、超電導マグネット並びに超電導機器に関する。
　特開２００７－２６６１４９号公報（特許文献１）は、酸化物超電導材料層を含む２本の線材と、酸化物超電導材料層を含む短尺の接合用部材とを備える超電導線材を開示している。特許文献１に開示された超電導線材では、２本の線材の端面同士が接触しており、２本の線材は接合用部材を介して接続されている。
特開２００７－２６６１４９号公報
　本発明の一態様に係る超電導線材は、第１の主面を有する第１の超電導材料層を含む第１の線材と、第２の主面を有する第２の超電導材料層を含む第２の線材と、第３の主面を有する第３の超電導材料層を含む第３の線材と、第１の主面の第１の部分と第２の主面の第２の部分とを接合する第１の超電導材料接合層と、第２の主面の第３の部分と第３の主面の第４の部分とを接合する第２の超電導材料接合層とを備える。第１の線材は第１の端面を有する。第３の線材は第２の端面を有する。第２の線材の長手方向における第２の線材の第２の長さは、第１の線材の長手方向における第１の線材の第１の長さ及び第３の線材の長手方向における第３の線材の第３の長さよりも短い。第２の端面は、第１の端面との間に間隔を空けて、第１の端面に対向している。この間隔は１０ｎｍ以上１ｍｍ未満である。
　本発明の一態様に係る超電導線材の製造方法は、第１の主面を有する第１の超電導材料層を含む第１の線材と、第２の主面を有する第２の超電導材料層を含む第２の線材と、第３の主面を有する第３の超電導材料層を含む第３の線材とを準備することを備える。第１の線材は第１の端面を有する。第３の線材は第２の端面を有する。第２の線材の長手方向における第２の線材の第２の長さは、第１の線材の長手方向における第１の線材の第１の長さ及び第３の線材の長手方向における第３の線材の第３の長さよりも短い。本発明の一態様に係る超電導線材の製造方法は、第１の主面の第１の部分及び第２の主面の第２の部分の少なくとも１つの上に第１の微結晶を、第２の主面の第３の部分及び第３の主面の第４の部分の少なくとも１つの上に第２の微結晶をそれぞれ形成することと、第１の微結晶を介して第１の線材上に及び第２の微結晶を介して第３の線材上に第２の線材を載置することとをさらに備える。第１の微結晶を介して第１の線材上に及び第２の微結晶を介して第３の線材上に第２の線材を載置することは、第１の微結晶を介して第１の線材の第１の部分と第２の線材の第２の部分とを積み重ねることと、第２の微結晶を介して第２の線材の第３の部分と第３の線材の第４の部分とを積み重ねることとを含む。第２の端面は、第１の端面との間に間隔を空けて、第１の端面に対向している。この間隔は１０ｎｍ以上１ｍｍ未満である。本発明の一態様に係る超電導線材の製造方法は、第１の線材と第１の微結晶と第２の線材と第２の微結晶と第３の線材とに圧力を加えながら熱を加えて、第１の微結晶及び第２の微結晶からそれぞれ第１の超電導材料接合層及び第２の超電導材料接合層を生成することと、第１の超電導材料層と第１の超電導材料接合層と第２の超電導材料層と第２の超電導材料接合層と第３の超電導材料層とを酸素アニールすることとをさらに備える。
　本発明の一態様に係る超電導コイルは、上記の超電導線材を備える。上記の超電導線材は、超電導コイルの中心軸周りに巻き回されている。本発明の一態様に係る超電導マグネットは、上記の超電導コイルと、上記の超電導コイルを収容するクライオスタットと、上記の超電導コイルを冷却する冷凍機とを備える。本発明の一態様に係る超電導機器は、上記の超電導マグネットを備える。
図１は、実施の形態１に係る超電導線材の概略断面図である。 図２は、実施の形態１に係る超電導線材の、図１に示される領域ＩＩの概略部分拡大断面図である。 図３は、実施の形態１に係る超電導線材の、図１に示される領域ＩＩＩの概略部分拡大断面図である。 図４は、実施の形態１に係る超電導線材の製造方法のフローチャートを示す図である。 図５は、実施の形態１に係る超電導線材の製造方法における第１の微結晶を形成する工程のフローチャートを示す図である。 図６は、実施の形態１に係る超電導線材の製造方法における微結晶形成工程後の第１の超電導材料接合層の２次元Ｘ線回折像を示す図である。 図７は、実施の形態１に係る超電導線材の製造方法における加熱加圧工程後の第１の超電導材料接合層の２次元Ｘ線回折像を示す図である。 図８は、実施の形態２に係る超電導マグネットの概略断面図である。 図９は、実施の形態３に係る超電導機器の概略側面図である。
　[本開示が解決しようとする課題]
　本開示の第１の目的は、剥離強度及び超電導臨界電流が増加される超電導線材を提供することである。本開示の第２の目的は、剥離強度及び超電導臨界電流が増加される超電導線材を短時間で製造し得る超電導線材の製造方法を提供することである。本開示の第３の目的は、このような超電導線材を含む超電導コイル、超電導マグネット及び超電導機器を提供することである。
　[本開示の効果]
　本発明の一態様に係る超電導線材によれば、超電導線材における剥離強度及び超電導臨界電流が増加され得る。本発明の一態様に係る超電導線材の製造方法によれば、剥離強度及び超電導臨界電流が増加される超電導線材が短時間で製造され得る。本発明の一態様に係る超電導コイルは、高い信頼性を有し、かつ、強い磁場を発生し得る。本発明の一態様に係る超電導マグネットは、高い信頼性を有し、かつ、強い磁場を発生し得る。本発明の一態様に係る超電導機器は、高い信頼性を有し、かつ、強い磁場を発生し得る。
　[本発明の実施形態の説明]
　最初に本発明の実施態様を列記して説明する。
　（１）本発明の一態様に係る超電導線材１は、第１の主面１３ｓを有する第１の超電導材料層１３を含む第１の線材１０と、第２の主面２３ｓを有する第２の超電導材料層２３を含む第２の線材２０と、第３の主面３３ｓを有する第３の超電導材料層３３を含む第３の線材３０と、第１の主面１３ｓの第１の部分１７と第２の主面２３ｓの第２の部分２７とを接合する第１の超電導材料接合層４０と、第２の主面２３ｓの第３の部分２８と第３の主面３３ｓの第４の部分３８とを接合する第２の超電導材料接合層４２とを備える。第１の線材１０は第１の端面１０ｅを有する。第３の線材３０は第２の端面３０ｅを有する。第２の線材２０の長手方向における第２の線材２０の第２の長さは、第１の線材１０の長手方向における第１の線材１０の第１の長さ及び第３の線材３０の長手方向における第３の線材３０の第３の長さよりも短い。第２の端面３０ｅは、第１の端面１０ｅとの間に間隔Ｇを空けて、第１の端面１０ｅに対向している。この間隔Ｇは１０ｎｍ以上１ｍｍ未満である。
　上記（１）に係る超電導線材１では、第１の端面１０ｅと第２の端面３０ｅとの間の間隔Ｇが１０ｎｍ以上である。第１の超電導材料接合層４０、第２の超電導材料接合層４２、第１の超電導材料層１３、第２の超電導材料層２３、及び第３の超電導材料層３３に、酸素が十分に供給され得るように、上記（１）に係る超電導線材１は構成されている。第１の超電導材料接合層４０を介した第１の超電導材料層１３と第２の超電導材料層２３との間の第１の超電導接合部における超電導臨界電流Ｉcと、第２の超電導材料接合層４２を介した第２の超電導材料層２３と第３の超電導材料層３３との間の第２の超電導接合部における超電導臨界電流Ｉcとが増加する。上記（１）に係る超電導線材１の超電導臨界電流Ｉcが増加する。
　上記（１）に係る超電導線材１では、第１の端面１０ｅと第２の端面３０ｅとの間の間隔Ｇが１ｍｍ未満であるため、第１の超電導材料接合層４０を介した第１の超電導材料層１３と第２の超電導材料層２３との間の第１の超電導接合部の第１の接合面積と、第２の超電導材料接合層４２を介した第２の超電導材料層２３と第３の超電導材料層３３との間の第２の超電導接合部の第２の接合面積とが増加し得る。上記（１）に係る超電導線材１における第１の線材１０と第２の線材２０との間の第１の剥離強度と第２の線材２０と第３の線材３０との間の第２の剥離強度とが増加する。
　なお、本発明の一態様に係る超電導線材１では、第１の線材１０と第３の線材３０とは共通の線材であってもよい。例えば、第１の線材１０の第１の部分１７が１本の線材の一方端部を構成し、かつ、第３の線材３０の第４の部分３８が１本の線材の他方端部を構成してもよい。
　（２）上記（１）に係る超電導線材１では、第１の超電導材料層１３は第１の端面１０ｅに露出している。第３の超電導材料層３３は第２の端面３０ｅに露出している。そのため、第１の超電導材料接合層４０、第２の超電導材料接合層４２、第１の超電導材料層１３、第２の超電導材料層２３、及び第３の超電導材料層３３に、酸素が十分に供給され得るように、上記（２）に係る超電導線材１は構成されている。上記（２）に係る超電導線材１の超電導臨界電流Ｉcが増加する。
　（３）上記（１）または（２）に係る超電導線材１は、第１の導電部材５０と、第２の導電部材５２とをさらに備える。第１の線材１０は、第１の超電導材料層１３に接触する第１の保護層１４と、第１の保護層１４に接触する第１の安定化層１５とを含む。第２の線材２０は、第２の保護層２４と、第２の保護層２４に接触する第２の安定化層２５とを含む。第３の線材３０は、第３の超電導材料層３３に接触する第３の保護層３４と、第３の保護層３４に接触する第３の安定化層３５とを含む。第１の導電部材５０は、第１の保護層１４と第２の保護層２４とを接続しており、かつ、第１の安定化層１５と第２の安定化層２５とを接続している。第２の導電部材５２は、第２の保護層２４と第３の保護層３４とを接続しており、かつ、第２の安定化層２５と第３の安定化層３５とを接続している。
　上記（３）に係る超電導線材１では、第１の保護層１４、第２の保護層２４、第３の保護層３４、第１の安定化層１５、第２の安定化層２５、第３の安定化層３５、第１の導電部材５０及び第２の導電部材５２は、第１の超電導材料層１３、第２の超電導材料層２３、第３の超電導材料層３３、第１の超電導材料接合層４０及び第２の超電導材料接合層４２の少なくとも１つが超電導状態から常電導状態に遷移する際に第１の超電導材料層１３、第２の超電導材料層２３、第３の超電導材料層３３、第１の超電導材料接合層４０及び第２の超電導材料接合層４２を流れていた電流が転流するバイパスとして機能する。第１の超電導材料層１３、第２の超電導材料層２３、第３の超電導材料層３３、第１の超電導材料接合層４０及び第２の超電導材料接合層４２の少なくとも１つが超電導状態から常電導状態に遷移する際に超電導線材１が破損することが防止され得る。
　（４）本発明の一態様に係る超電導線材１の製造方法は、第１の主面１３ｓを有する第１の超電導材料層１３を含む第１の線材１０と、第２の主面２３ｓを有する第２の超電導材料層２３を含む第２の線材２０と、第３の主面３３ｓを有する第３の超電導材料層３３を含む第３の線材３０とを準備することを備える。第１の線材１０は第１の端面１０ｅを有する。第３の線材３０は第２の端面３０ｅを有する。第２の線材２０の長手方向における第２の線材２０の第２の長さは、第１の線材１０の長手方向における第１の線材１０の第１の長さ及び第３の線材３０の長手方向における第３の線材３０の第３の長さよりも短い。本発明の一態様に係る超電導線材１の製造方法は、第１の主面１３ｓの第１の部分１７及び第２の主面２３ｓの第２の部分２７の少なくとも１つの上に第１の微結晶を、第２の主面２３ｓの第３の部分２８及び第３の主面３３ｓの第４の部分３８の少なくとも１つの上に第２の微結晶をそれぞれ形成することと、第１の微結晶を介して第１の線材１０上に及び第２の微結晶を介して第３の線材３０上に第２の線材２０を載置することとをさらに備える。第１の微結晶を介して第１の線材１０上に及び第２の微結晶を介して第３の線材３０上に第２の線材２０を載置することは、第１の微結晶を介して第１の線材１０の第１の部分１７と第２の線材２０の第２の部分２７とを積み重ねることと、第２の微結晶を介して第２の線材２０の第３の部分２８と第３の線材３０の第４の部分３８とを積み重ねることとを含む。第２の端面３０ｅは、第１の端面１０ｅとの間に間隔Ｇを空けて、第１の端面１０ｅに対向している。この間隔Ｇは１０ｎｍ以上１ｍｍ未満である。本発明の一態様に係る超電導線材１の製造方法は、第１の線材１０と第１の微結晶と第２の線材２０と第２の微結晶と第３の線材３０とに圧力を加えながら熱を加えて、第１の微結晶及び第２の微結晶からそれぞれ第１の超電導材料接合層４０及び第２の超電導材料接合層４２を生成することと、第１の超電導材料層１３と第１の超電導材料接合層４０と第２の超電導材料層２３と第２の超電導材料接合層４２と第３の超電導材料層３３とを酸素アニールすることとをさらに備える。
　上記（４）に係る超電導線材１の製造方法では、第１の端面１０ｅと第２の端面３０ｅとの間の間隔Ｇが１０ｎｍ以上である。そのため、第１の超電導材料接合層４０、第２の超電導材料接合層４２、第１の超電導材料層１３、第２の超電導材料層２３、及び第３の超電導材料層３３に、酸素が短時間で十分に供給され得る。第１の超電導材料接合層４０を介した第１の超電導材料層１３と第２の超電導材料層２３との間の第１の超電導接合部における超電導臨界電流Ｉcと、第２の超電導材料接合層４２を介した第２の超電導材料層２３と第３の超電導材料層３３との間の第２の超電導接合部における超電導臨界電流Ｉcとが増加する。上記（４）に係る超電導線材１の製造方法によれば、超電導臨界電流Ｉcが増加される超電導線材１を短時間で製造し得る。
　上記（４）に係る超電導線材１の製造方法では、第１の端面１０ｅと第２の端面３０ｅとの間の間隔Ｇが１ｍｍ未満であるため、第１の超電導材料接合層４０を介した第１の超電導材料層１３と第２の超電導材料層２３との間の第１の超電導接合部の第１の接合面積と、第２の超電導材料接合層４２を介した第２の超電導材料層２３と第３の超電導材料層３３との間の第２の超電導接合部の第２の接合面積とが増加し得る。上記（４）に係る超電導線材１の製造方法によれば、第１の線材１０と第２の線材２０との間の第１の剥離強度と第２の線材２０と第３の線材３０との間の第２の剥離強度とが増加された超電導線材１が製造され得る。
　なお、本発明の一態様に係る超電導線材１の製造方法では、第１の線材１０と第３の線材３０とは共通の線材であってもよい。例えば、第１の線材１０の第１の部分１７が１本の線材の一方端部を構成し、かつ、第３の線材３０の第４の部分３８が１本の線材の他方端部を構成してもよい。
　（５）本発明の一態様に係る超電導コイル７０は、上記（１）から（３）に係る超電導線材１のいずれかを備え、上記（１）から（３）に係る超電導線材１のいずれかは、超電導コイル７０の中心軸周りに巻き回されている。上記（５）に係る超電導コイル７０は、高い信頼性を有し、かつ、強い磁場を発生し得る。
　（６）本発明の一態様に係る超電導マグネット１００は、上記（５）に係る超電導コイル７０と、超電導コイル７０を収容するクライオスタット１０５と、超電導コイル７０を冷却する冷凍機１０２とを備える。上記（６）に係る超電導マグネット１００は、高い信頼性を有し、かつ、強い磁場を発生し得る。
　（７）本発明の一態様に係る超電導機器２００は、上記（６）に係る超電導マグネット１００を備える。上記（７）に係る超電導機器２００は、高い信頼性を有し、かつ、強い磁場を発生し得る。
　[本発明の実施形態の詳細]
　以下、本発明の実施の形態に係る超電導線材１を説明する。なお、同一の構成には同一の参照番号を付し、その説明は繰り返さない。以下に記載する実施の形態の少なくとも一部の構成を任意に組み合わせてもよい。
　（実施の形態１）
　図１から図３を参照して、本実施の形態に係る超電導線材１は、第１の線材１０と、第２の線材２０と、第３の線材３０と、第１の超電導材料接合層４０と、第２の超電導材料接合層４２とを主に備える。本実施の形態に係る超電導線材１は、第１の導電部材５０と、第２の導電部材５２とをさらに備えてもよい。
　第１の線材１０は、第１の主面１３ｓを有する第１の超電導材料層１３を含む。特定的には、第１の線材１０は、第１の金属基板１１と、第１の金属基板１１上に設けられた第１の中間層１２と、第１の中間層１２上に設けられた第１の超電導材料層１３と、第１の超電導材料層１３の第１の主面１３ｓ上に設けられた第１の保護層１４と、第１の保護層１４上に設けられた第１の安定化層１５とを含んでもよい。
　第２の線材２０は、第２の主面２３ｓを有する第２の超電導材料層２３を含む。特定的には、第２の線材２０は、第２の金属基板２１と、第２の金属基板２１上に設けられた第２の中間層２２と、第２の中間層２２上に設けられた第２の超電導材料層２３と、第２の保護層２４と、第２の保護層２４上に設けられた第２の安定化層２５とを含んでもよい。第２の線材２０の長手方向における第２の線材２０の第２の長さは、第１の線材１０の長手方向における第１の線材１０の第１の長さ及び第３の線材３０の長手方向における第３の線材３０の第３の長さよりも短い。第２の線材２０は、第１の線材１０よりも短尺であり、かつ、第３の線材３０よりも短尺である。
　第３の線材３０は、第３の主面３３ｓを有する第３の超電導材料層３３を含む。特定的には、第３の線材３０は、第３の金属基板３１と、第３の金属基板３１上に設けられた第３の中間層３２と、第３の中間層３２上に設けられた第３の超電導材料層３３と、第３の超電導材料層３３の第３の主面３３ｓ上に設けられた第３の保護層３４と、第３の保護層３４上に設けられた第３の安定化層３５とを含んでもよい。第３の線材３０は、第１の線材１０と同様に構成されてもよい。本実施の形態の超電導線材１では、第１の線材１０と第３の線材３０とは共通の線材であってもよい。例えば、第１の線材１０の第１の部分１７が１本の線材の一方端部を構成し、かつ、第３の線材３０の第４の部分３８が１本の線材の他方端部を構成してもよい。
　第１の金属基板１１、第２の金属基板２１及び第３の金属基板３１は、各々、配向金属基板であってもよい。配向金属基板は、金属基板の表面において、結晶方位が揃っている金属基板を意味する。配向金属基板は、例えば、ＳＵＳまたはハステロイ（登録商標）のベース金属基板上にニッケル層及び銅層などが配置されたクラッドタイプの金属基板であってもよい。
　第１の中間層１２は、第１の超電導材料層１３との反応性が極めて低く、第１の超電導材料層１３の超電導特性を低下させないような材料を用いることができる。第２の中間層２２は、第２の超電導材料層２３との反応性が極めて低く、第２の超電導材料層２３の超電導特性を低下させないような材料を用いることができる。第３の中間層３２は、第３の超電導材料層３３との反応性が極めて低く、第３の超電導材料層３３の超電導特性を低下させないような材料を用いることができる。第１の中間層１２、第２の中間層２２及び第３の中間層３２は、各々、例えば、ＹＳＺ（イットリア安定化ジルコニア）、ＣｅＯ２（酸化セリウム）、ＭｇＯ（酸化マグネシウム）、Ｙ２Ｏ３（酸化イットリウム）、Ａｌ２Ｏ３（酸化アルミニウム）、ＬａＭｎＯ３（酸化ランタンマンガン）、Ｇｄ2Ｚｒ2Ｏ7（ジルコン酸ガドリニウム）およびＳｒＴｉＯ３（チタン酸ストロンチウム）の少なくとも一つから構成されてもよい。第１の中間層１２、第２の中間層２２及び第３の中間層３２は、各々、複数の層により構成されてもよい。
　第１の金属基板１１、第２の金属基板２１及び第３の金属基板３１としてＳＵＳ基板またはハステロイ基板が用いられる場合、第１の中間層１２、第２の中間層２２及び第３の中間層３２は、例えば、ＩＢＡＤ（Ion　Beam　Assisted　Deposition）法にて形成された結晶配向層であってもよい。第１の金属基板１１がその表面に結晶配向性を有するとき、第１の中間層１２は、第１の金属基板１１と第１の超電導材料層１３との結晶配向性の差を緩和してもよい。第２の金属基板２１がその表面に結晶配向性を有するとき、第２の中間層２２は、第２の金属基板２１と第２の超電導材料層２３との結晶配向性の差を緩和してもよい。第３の金属基板３１がその表面に結晶配向性を有するとき、第３の中間層３２は、第３の金属基板３１と第３の超電導材料層３３との結晶配向性の差を緩和してもよい。
　第１の超電導材料層１３は、第１の線材１０のうち、超電導電流が流れる部分である。第２の超電導材料層２３は、第２の線材２０のうち、超電導電流が流れる部分である。第３の超電導材料層３３は、第３の線材３０のうち、超電導電流が流れる部分である。第１の超電導材料層１３、第２の超電導材料層２３及び第３の超電導材料層３３は、特に限定されないが、酸化物超電導材料で構成されてもよい。特定的には、第１の超電導材料層１３は、ＲＥ１1Ｂａ2Ｃｕ3Ｏy1（６．０≦ｙ１≦８．０、ＲＥ１は希土類元素を表す）により構成されてもよい。第２の超電導材料層２３は、ＲＥ２1Ｂａ2Ｃｕ3Ｏy2（６．０≦ｙ２≦８．０、ＲＥ２は希土類元素を表す）により構成されてもよい。第３の超電導材料層３３は、ＲＥ３1Ｂａ2Ｃｕ3Ｏy3（６．０≦ｙ３≦８．０、ＲＥ３は希土類元素を表す）により構成されてもよい。ＲＥ２は、ＲＥ１及びＲＥ３と同じであってもよいし、異なってもよい。ＲＥ３は、ＲＥ１と同じであってもよいし、異なってもよい。さらに特定的には、ＲＥ１、ＲＥ２及びＲＥ３は、各々、イットリウム（Ｙ）、ガドリニウム（Ｇｄ）、ジスプロシウム（Ｄｙ）、ユウロピウム（Ｅｕ）、サマリウム（Ｓｍ）、ランタン（Ｌａ）、ネオジム（Ｎｄ）、エルビウム（Ｅｒ）、ツリウム（Ｔｍ）、イッテルビウム（Ｙｂ）、ルテチウム（Ｌｕ）またはホルミウム（Ｈｏ）であってもよい。さらに特定的には、ｙ１、ｙ２及びｙ３は、各々、６．８以上７．０以下であってもよい。
　第１の保護層１４は、第１の超電導材料層１３に接触している。第１の保護層１４は、第１の超電導材料接合層４０に接触する第１の超電導材料層１３の第１の部分１７上に設けられていない。第１の超電導材料層１３の第１の部分１７は、第１の保護層１４から露出している。第１の線材１０の第１の部分１７を除く第１の線材１０の一部において、第１の保護層１４は、第１の超電導材料層１３を取り囲んでいる。特定的には、第１の線材１０の第１の部分１７を除く第１の線材１０の一部において、第１の保護層１４は、第１の超電導材料層１３、第１の中間層１２及び第１の金属基板１１からなる第１の積層体を取り囲んでいる。第１の部分１７は、第１の線材１０の第１の端部（１７）に位置してもよい。第１の保護層１４は、銀（Ａｇ）または銀合金のような導電材料で構成されている。第１の保護層１４は、第１の超電導材料層１３が超電導状態から常電導状態に遷移する際に第１の超電導材料層１３を流れていた電流が転流するバイパスとして機能する。
　第３の保護層３４は、第３の超電導材料層３３に接触している。第３の保護層３４は、第２の超電導材料接合層４２に接触する第３の超電導材料層３３の第４の部分３８上に設けられていない。第３の超電導材料層３３の第４の部分３８は、第３の保護層３４から露出している。第３の線材３０の第４の部分３８を除く第３の線材３０の一部において、第３の保護層３４は、第３の超電導材料層３３を取り囲んでいる。特定的には、第３の線材３０の第４の部分３８を除く第３の線材３０の一部において、第３の保護層３４は、第３の超電導材料層３３、第３の中間層３２及び第３の金属基板３１からなる第３の積層体を取り囲んでいる。第４の部分３８は、第３の線材３０の第４の端部（３８）に位置してもよい。第３の保護層３４は、銀（Ａｇ）または銀合金のような導電材料で構成されている。第３の保護層３４は、第３の超電導材料層３３が超電導状態から常電導状態に遷移する際に第３の超電導材料層３３を流れていた電流が転流するバイパスとして機能する。
　第１の安定化層１５は、第１の保護層１４に接触している。第１の安定化層１５は、第１の超電導材料接合層４０に接触する第１の超電導材料層１３の第１の部分１７上に設けられていない。第１の超電導材料層１３の第１の部分１７は、第１の安定化層１５から露出している。第１の線材１０の第１の部分１７を除く第１の線材１０の一部において、第１の安定化層１５は、第１の超電導材料層１３を取り囲んでいる。特定的には、第１の線材１０の第１の部分１７を除く第１の線材１０の一部において、第１の安定化層１５は、第１の超電導材料層１３、第１の中間層１２及び第１の金属基板１１からなる第１の積層体を取り囲んでいる。
　第３の安定化層３５は、第３の保護層３４に接触している。第３の安定化層３５は、第２の超電導材料接合層４２に接触する第３の超電導材料層３３の第４の部分３８上に設けられていない。第３の超電導材料層３３の第４の部分３８は、第３の安定化層３５から露出している。第３の線材３０の第４の部分３８を除く第３の線材３０の一部において、第３の安定化層３５は、第３の超電導材料層３３を取り囲んでいる。特定的には、第３の線材３０の第４の部分３８を除く第３の線材３０の一部において、第３の安定化層３５は、第３の超電導材料層３３、第３の中間層３２及び第３の金属基板３１からなる第３の積層体を取り囲んでいる。
　第１の安定化層１５及び第３の安定化層３５は、例えば、銅（Ｃｕ）または銅合金のような良導電性を有する金属の層であってもよい。第１の安定化層１５は、第１の保護層１４とともに、第１の超電導材料層１３が超電導状態から常電導状態に遷移する際に第１の超電導材料層１３を流れていた電流が転流するバイパスとして機能する。第３の安定化層３５は、第３の保護層３４とともに、第３の超電導材料層３３が超電導状態から常電導状態に遷移する際に第３の超電導材料層３３を流れていた電流が転流するバイパスとして機能する。第１の安定化層１５及び第３の安定化層３５は、それぞれ、第１の保護層１４及び第３の保護層３４よりも厚い。
　第２の保護層２４は、銀（Ａｇ）または銀合金のような導電材料で構成されている。第２の安定化層２５は、例えば、銅（Ｃｕ）または銅合金のような良導電性を有する金属の層であってもよい。第２の安定化層２５は、第２の保護層２４よりも厚い。
　第２の保護層２４と第２の安定化層２５とは、第１の超電導材料接合層４０に接触する第２の超電導材料層２３の第２の部分２７上と、第２の超電導材料接合層４２に接触する第２の超電導材料層２３の第３の部分２８上とに設けられていない。第２の超電導材料層２３の第２の部分２７と第３の部分２８とは、第２の保護層２４と第２の安定化層２５とから露出している。第２の部分２７は、第２の線材２０の第２の端部（２７）に位置してもよい。第３の部分２８は、第２の線材２０の第３の端部（２８）に位置してもよい。特定的には、第２の保護層２４及び第２の安定化層２５は第２の超電導材料層２３上に設けられていない。第２の保護層２４及び第２の安定化層２５は、第２の金属基板２１の裏面上に設けられている。第２の金属基板２１の裏面は、第２の超電導材料層２３が設けられている第２の金属基板２１のおもて面とは反対側の表面である。
　第１の線材１０は、第１の端面１０ｅを有する。第３の線材３０は、第２の端面３０ｅを有する。第２の端面３０ｅは、第１の端面１０ｅとの間に間隔Ｇを空けて、第１の端面１０ｅに対向している。この間隔Ｇは１０ｎｍ以上であってもよく、１００ｎｍ以上であってもよく、１μｍ以上であってもよい。この間隔Ｇは１ｍｍ未満であってもよく、４００μｍ以下であってもよく、１００μｍ以下であってもよい。第１の超電導材料層１３の第１の主面１３ｓと第２の超電導材料層２３の第２の主面２３ｓとは、第１の超電導材料接合層４０を介して、互いに接合されている。第２の超電導材料層２３の第２の主面２３ｓと第３の超電導材料層３３の第３の主面３３ｓとは、第２の超電導材料接合層４２を介して、互いに接合されている。第２の線材２０は、第１の線材１０の第１の端面１０ｅと第３の線材３０の第２の端面３０ｅとを跨いでいる。第２の超電導材料層２３は、第１の超電導材料層１３の第１の部分１７と第３の超電導材料層３３の第４の部分３８とを橋渡ししている。第１の超電導材料層１３は、第１の端面１０ｅまで延在しており、第１の端面１０ｅに露出してもよい。第３の超電導材料層３３は、第２の端面３０ｅまで延在しており、第２の端面３０ｅに露出してもよい。
　第１の導電部材５０は、第１の保護層１４と第２の保護層２４とを接続しており、かつ、第１の安定化層１５と第２の安定化層２５とを接続している。第１の導電部材５０は、特に限定されないが、はんだにより構成されてもよい。第１の導電部材５０は、第１の超電導材料接合層４０にクエンチ（超電導状態から通常電導状態に移行する現象）が発生した際に、第１の超電導材料層１３、第２の超電導材料層２３及び第１の超電導材料接合層４０を流れていた電流をバイパスさせ得る。第１の導電部材５０は、第１の線材１０と第２の線材２０との間の第１の超電導接合部を補強し得る。
　第２の導電部材５２は、第２の保護層２４と第３の保護層３４とを接続しており、かつ、第２の安定化層２５と第３の安定化層３５とを接続している。第２の導電部材５２は、特に限定されないが、はんだにより構成されてもよい。第２の導電部材５２は、第２の超電導材料接合層４２にクエンチが発生した際に、第２の超電導材料層２３、第３の超電導材料層３３及び第２の超電導材料接合層４２を流れていた電流をバイパスさせ得る。第２の導電部材５２は、第２の線材２０と第３の線材３０との間の第２の超電導接合部を補強し得る。
　第１の超電導材料接合層４０は、第１の超電導材料層１３の第１の主面１３ｓの第１の部分１７と第２の超電導材料層２３の第２の主面２３ｓの第２の部分２７とを接合する。第１の超電導材料接合層４０は、特に限定されないが、酸化物超電導材料で構成されてもよい。特定的には、第１の超電導材料接合層４０は、ＲＥ３1Ｂａ2Ｃｕ3Ｏy3（６．０≦ｙ３≦８．０、ＲＥ３は希土類元素を表す）により構成されてもよい。ＲＥ３は、ＲＥ１と同じであってもよいし、異なってもよい。ＲＥ３は、ＲＥ２と同じであってもよいし、異なってもよい。さらに特定的には、ＲＥ３は、イットリウム（Ｙ）、ガドリニウム（Ｇｄ）、ジスプロシウム（Ｄｙ）、ユウロピウム（Ｅｕ）、サマリウム（Ｓｍ）、ランタン（Ｌａ）、ネオジム（Ｎｄ）、エルビウム（Ｅｒ）、ツリウム（Ｔｍ）、イッテルビウム（Ｙｂ）、ルテチウム（Ｌｕ）またはホルミウム（Ｈｏ）であってもよい。さらに特定的には、ｙ３は、６．８以上７．０以下であってもよい。
　第２の超電導材料接合層４２は、第２の超電導材料層２３の第２の主面２３ｓの第３の部分２８と第３の超電導材料層３３の第３の主面３３ｓの第４の部分３８とを接合する。第３の部分２８は、第２の部分２７とは異なる。第２の超電導材料接合層４２は、特に限定されないが、酸化物超電導材料で構成されてもよい。特定的には、第２の超電導材料接合層４２は、ＲＥ５1Ｂａ2Ｃｕ3Ｏy5（６．０≦ｙ５≦８．０、ＲＥ５は希土類元素を表す）により構成されてもよい。ＲＥ５は、ＲＥ２と同じであってもよいし、異なってもよい。ＲＥ５は、ＲＥ３と同じであってもよいし、異なってもよい。ＲＥ５は、ＲＥ４と同じであってもよいし、異なってもよい。さらに特定的には、ＲＥ５は、イットリウム（Ｙ）、ガドリニウム（Ｇｄ）、ジスプロシウム（Ｄｙ）、ユウロピウム（Ｅｕ）、サマリウム（Ｓｍ）、ランタン（Ｌａ）、ネオジム（Ｎｄ）、エルビウム（Ｅｒ）、ツリウム（Ｔｍ）、イッテルビウム（Ｙｂ）、ルテチウム（Ｌｕ）またはホルミウム（Ｈｏ）であってもよい。さらに特定的には、ｙ５は、６．８以上７．０以下であってもよい。
　図４及び図５を参照して、本実施の形態の超電導線材１の製造方法について説明する。
　図４に示されるように、本実施の形態の超電導線材１の製造方法は、第１の主面１３ｓを有する第１の超電導材料層１３を含む第１の線材１０と、第２の主面２３ｓを有する第２の超電導材料層２３を含む第２の線材２０と、第３の主面３３ｓを有する第３の超電導材料層３３を含む第３の線材３０とを準備すること（Ｓ１０）を備える。第１の線材１０は第１の端面１０ｅを有する。第３の線材３０は第２の端面３０ｅを有する。第２の線材２０の長手方向における第２の線材２０の第２の長さは、第１の線材１０の長手方向における第１の線材１０の第１の長さ及び第３の線材３０の長手方向における第３の線材３０の第３の長さよりも短い。第２の線材２０は、第１の線材１０よりも短尺であり、かつ、第３の線材３０よりも短尺である。
　本実施の形態の超電導線材１の製造方法は、第１の主面１３ｓの第１の部分１７及び第２の主面２３ｓの第２の部分２７の少なくとも１つの上に、第１の超電導材料接合層４０を構成する酸化物超電導材料の第１の微結晶を形成することと、第２の主面２３ｓの第３の部分２８及び第３の主面３３ｓの第４の部分３８の少なくとも１つの上に、第２の超電導材料接合層４２を構成する酸化物超電導材料の第２の微結晶を形成すること（Ｓ２０）とを備える。第２の微結晶は、第１の微結晶を形成する工程と同様の工程によって、形成される。以下、図５を参照して、本実施の形態の超電導線材１の製造方法における第１の微結晶を形成する工程を例に挙げて説明する。
　第１の微結晶を形成すること（Ｓ２０）は、第１の超電導材料層１３の第１の部分１７及び第２の超電導材料層２３の第２の部分２７の少なくとも１つの上に、第１の超電導材料接合層４０を構成する元素の有機化合物を含む膜を形成すること（Ｓ２１）を含む。一例では、第１の超電導材料接合層４０を構成する元素の有機化合物を含む溶液が、第１の超電導材料層１３の第１の部分１７及び第２の超電導材料層２３の第２の部分２７の少なくとも１つの上に塗布される。この溶液として、具体的には、ＭＯＤ法における原料溶液、すなわち、第１の超電導材料接合層４０の材料であるＲＥ３1Ｂａ2Ｃｕ3Ｏy3を構成する元素の有機化合物（例えば、有機金属化合物または有機金属錯体）を有機溶媒に溶解した溶液が用いられる。有機化合物は、フッ素を含まない有機化合物であってもよい。
　第１の微結晶を形成すること（Ｓ２０）は、第１の超電導材料接合層４０を構成する元素の有機化合物を含む膜を仮焼成すること（Ｓ２２）を含む。具体的には、この膜は、第１の温度で仮焼成される。第１の温度は、上記の有機化合物の分解温度以上、かつ、第１の超電導材料接合層４０を構成する酸化物超電導材料が生成される温度以下である。これにより、この膜に含まれる有機化合物は熱分解されて、酸化物超電導材料の前駆体となる（以下、この前駆体を含む膜を仮焼成膜という）。酸化物超電導材料の前駆体は、例えば、Ｂａの炭素化合物であるＢａＣＯ3、希土類元素（ＲＥ３）の酸化物、及び、ＣｕＯを含む。仮焼成工程（Ｓ２２）は、例えば、約５００℃の温度のような第１の温度で、かつ、２０％以上の酸素濃度の雰囲気下で行われてもよい。
　微結晶を形成すること（Ｓ２０）は、第１の温度よりも高い第２の温度で仮焼成膜を加熱して、仮焼成膜に含まれる炭素化合物を熱分解させること（Ｓ２３）を含む。第２の温度は、例えば、６５０℃以上８００℃以下であってもよい。仮焼成膜に含まれる炭素化合物が熱分解されて、第１の超電導材料接合層４０を構成する酸化物超電導材料が得られる。仮焼成膜に含まれる炭素化合物を熱分解させる工程（Ｓ２３）は、第１の酸素濃度の雰囲気下で行われる。第１の酸素濃度は、１％以上１００％以下（酸素分圧１ａｔｍ）である。そのため、第１の微結晶が成長して第１の微結晶の平均粒径が３００ｎｍより大きくなることが抑制される。こうして、第１の超電導材料層１３の第１の部分１７及び第２の超電導材料層２３の第２の部分２７の少なくとも１つの上に、第１の超電導材料接合層４０を構成する酸化物超電導材料の第１の微結晶が形成される。
　図６に示される、微結晶生成工程（Ｓ２０）後、すなわち、仮焼成膜に含まれる炭素化合物を熱分解させる工程（Ｓ２３）後の第１の超電導材料接合層４０（ＲＥ３＝Ｇｄ）の２次元Ｘ線回折像から明らかなように、仮焼成膜に含まれる炭素化合物を熱分解させる（Ｓ２３）工程後には、仮焼成膜中に含まれていたＢａＣＯ3のような炭素化合物が熱分解されて、ＲＥ３1Ｂａ2Ｃｕ3Ｏy3（ＲＥ３＝Ｇｄ）が生成されている。ランダム配向の微結晶を示すＲＥ３1Ｂａ2Ｃｕ3Ｏy3（１０３）のリング状の回折パターンも観測されている。
　図４に示されるように、本実施の形態の超電導線材１の製造方法は、第１の微結晶を介して第１の線材１０上に及び第２の微結晶を介して第３の線材３０上に第２の線材２０を載置すること（Ｓ３０）をさらに備える。第１の微結晶を介して第１の線材１０上に及び第２の微結晶を介して第３の線材３０上に第２の線材２０を載置することは、第１の微結晶を介して第１の線材１０の第１の部分１７と第２の線材２０の第２の部分２７とを積み重ねることと、第２の微結晶を介して第２の線材２０の第３の部分２８と第３の線材３０の第４の部分３８とを積み重ねることとを含む。第２の線材２０は、第１の線材１０の第１の端面１０ｅと第３の線材３０の第２の端面３０ｅとを跨いでいる。第２の超電導材料層２３は、第１の超電導材料層１３の第１の部分１７と第３の超電導材料層３３の第４の部分３８とを橋渡ししている。第２の端面３０ｅは、第１の端面１０ｅとの間に間隔Ｇを空けて、第１の端面１０ｅに対向している。この間隔Ｇは１０ｎｍ以上であってもよく、１００ｎｍ以上であってもよく、１μｍ以上であってもよい。この間隔Ｇは１ｍｍ未満であってもよく、４００μｍ以下であってもよく、１００μｍ以下であってもよい。
　本実施の形態の超電導線材１の製造方法は、第１の線材１０と第１の微結晶と第２の線材２０と第２の微結晶と第３の線材３０とに圧力を加えながら熱を加えて、第１の微結晶及び第２の微結晶からそれぞれ第１の超電導材料接合層４０及び第２の超電導材料接合層４２を生成すること（Ｓ４０）をさらに備える。具体的には、押圧治具を用いて、第１の線材１０と第２の線材２０とを互いに押し付けることによって、第１の線材１０と第１の微結晶と第２の線材２０とに１ＭＰａ以上の圧力を加える。押圧治具を用いて、第２の線材２０と第３の線材３０とを互いに押し付けることによって、第２の線材２０と第２の微結晶と第３の線材３０とに１ＭＰａ以上の圧力を加える。
　第１の線材１０と第１の微結晶と第２の線材２０とに圧力を加えながら、第１の線材１０と第１の微結晶と第２の線材２０とを、第３の温度で、かつ、第２の酸素濃度の雰囲気下で加熱する。第２の線材２０と第２の微結晶と第３の線材３０とに圧力を加えながら、第２の線材２０と第２の微結晶と第３の線材３０とを、第３の温度で、かつ、第２の酸素濃度の雰囲気下で加熱する。第３の温度は、第２の温度以上であり、かつ、第１の超電導材料接合層４０及び第２の超電導材料接合層４２を構成する酸化物超電導材料が生成される温度以上である。第２の酸素濃度は、第１の酸素濃度よりも低い。第２の酸素濃度は、例えば、１００ｐｐｍであってもよい。
　この加熱加圧工程（Ｓ４０）では、仮焼成膜熱分解工程（Ｓ２３）において生成された第１の微結晶と第２の微結晶とが成長して、大きな粒径を有する結晶により構成される第１の超電導材料接合層４０と第２の超電導材料接合層４２とが生成される。膜形成工程（Ｓ２１）において膜が形成されていた第１の超電導材料層１３及び第２の超電導材料層２３の少なくとも１つの結晶方位に沿って第１の微結晶は成長して、第１の超電導材料接合層４０になる。膜形成工程（Ｓ２１）において膜が形成されていた第２の超電導材料層２３及び第３の超電導材料層３３の少なくとも１つの結晶方位に沿って第２の微結晶は成長して、第２の超電導材料接合層４２になる。こうして、第１の超電導材料接合層４０を介して、第１の線材１０の第１の超電導材料層１３と第２の線材２０の第２の超電導材料層２３とは互いに接合される。第２の超電導材料接合層４２を介して、第２の線材２０の第２の超電導材料層２３と第３の線材３０の第３の超電導材料層３３とは互いに接合される。
　図７に示される、加熱加圧工程（Ｓ４０）後の第１の超電導材料接合層４０（ＲＥ３＝Ｇｄ）の２次元Ｘ線回折像では、ランダム配向の微結晶を示すＲＥ３1Ｂａ2Ｃｕ3Ｏy3（１０３）のリング状の回折パターンは観測されていない。そのため、加熱加圧工程（Ｓ４０）によって、ランダム配向の第１の微結晶が成長して、配向された第１の超電導材料接合層４０が形成されていることが分かる。
　本実施の形態の超電導線材１の製造方法は、第１の超電導材料層１３と第１の超電導材料接合層４０と第２の超電導材料層２３と第２の超電導材料接合層４２と第３の超電導材料層３３とを酸素アニールすること（Ｓ５０）をさらに備える。酸素アニール工程（Ｓ５０）は、第４の温度で、かつ、第３の酸素濃度の雰囲気下で行われる。第４の温度は、第３の温度以下である。第４の温度は、２００℃以上５００℃以下であってもよい。第３の酸素濃度は、第２の酸素濃度よりも高い。第３の酸素濃度は、例えば、１００％（酸素分圧１ａｔｍ）であってもよい。第１の端面１０ｅと第２の端面３０ｅとの間の間隔Ｇが１０ｎｍ以上であるため、酸素アニール工程（Ｓ５０）において、第１の超電導材料層１３、第１の超電導材料接合層４０、第２の超電導材料層２３、第２の超電導材料接合層４２及び第３の超電導材料層３３に、酸素が短時間で十分に供給され得る。以上の工程によって、本実施の形態の超電導線材１は製造され得る。
　本実施の形態の超電導線材１及びその製造方法の効果を説明する。
　本実施の形態の超電導線材１は、第１の主面１３ｓを有する第１の超電導材料層１３を含む第１の線材１０と、第２の主面２３ｓを有する第２の超電導材料層２３を含む第２の線材２０と、第３の主面３３ｓを有する第３の超電導材料層３３を含む第３の線材３０と、第１の主面１３ｓの第１の部分１７と第２の主面２３ｓの第２の部分２７とを接合する第１の超電導材料接合層４０と、第２の主面２３ｓの第３の部分２８と第３の主面３３ｓの第４の部分３８とを接合する第２の超電導材料接合層４２とを備える。第１の線材１０は第１の端面１０ｅを有する。第３の線材３０は第２の端面３０ｅを有する。第２の線材２０の長手方向における第２の線材２０の第２の長さは、第１の線材１０の長手方向における第１の線材１０の第１の長さ及び第３の線材３０の長手方向における第３の線材３０の第３の長さよりも短い。第２の端面３０ｅは、第１の端面１０ｅとの間に間隔Ｇを空けて、第１の端面１０ｅに対向している。この間隔Ｇは１０ｎｍ以上１ｍｍ未満である。
　第１の端面１０ｅと第２の端面３０ｅとの間の間隔Ｇが１０ｎｍ以上であるため、酸素アニール工程（Ｓ５０）において第１の超電導材料接合層４０、第２の超電導材料接合層４２、第１の超電導材料層１３、第２の超電導材料層２３、及び第３の超電導材料層３３に酸素が十分に供給され得るように、本実施の形態の超電導線材１は構成されている。第１の超電導材料接合層４０を介した第１の超電導材料層１３と第２の超電導材料層２３との間の第１の超電導接合部における超電導臨界電流Ｉcと、第２の超電導材料接合層４２を介した第２の超電導材料層２３と第３の超電導材料層３３との間の第２の超電導接合部における超電導臨界電流Ｉcとが増加する。本実施の形態の超電導線材１の超電導臨界電流Ｉcが増加する。
　第１の端面１０ｅと第２の端面３０ｅとの間の間隔Ｇが１ｍｍ未満であるため、第１の超電導材料接合層４０を介した第１の超電導材料層１３と第２の超電導材料層２３との間の第１の超電導接合部の第１の接合面積と、第２の超電導材料接合層４２を介した第２の超電導材料層２３と第３の超電導材料層３３との間の第２の超電導接合部の第２の接合面積とが増加し得る。本実施の形態の超電導線材１における第１の線材１０と第２の線材２０との間の第１の剥離強度と第２の線材２０と第３の線材３０との間の第２の剥離強度とが増加する。
　なお、本実施の形態の超電導線材１では、第１の線材１０と第３の線材３０とは共通の線材であってもよい。例えば、第１の線材１０の第１の部分１７が１本の線材の一方端部を構成し、かつ、第３の線材３０の第４の部分３８が１本の線材の他方端部を構成してもよい。
　本実施の形態の超電導線材１では、第１の超電導材料層１３は第１の端面１０ｅに露出している。第３の超電導材料層３３は第２の端面３０ｅに露出している。そのため、酸素アニール工程（Ｓ５０）において第１の超電導材料接合層４０、第２の超電導材料接合層４２、第１の超電導材料層１３、第２の超電導材料層２３、及び第３の超電導材料層３３に酸素が十分に供給され得るように、本実施の形態の超電導線材１は構成されている。本実施の形態の超電導線材１の超電導臨界電流Ｉcが増加する。
　本実施の形態の超電導線材１は、第１の導電部材５０と、第２の導電部材５２とをさらに備える。第１の線材１０は、第１の超電導材料層１３に接触する第１の保護層１４と、第１の保護層１４に接触する第１の安定化層１５とを含む。第２の線材２０は、第２の保護層２４と、第２の保護層２４に接触する第２の安定化層２５とを含む。第３の線材３０は、第３の超電導材料層３３に接触する第３の保護層３４と、第３の保護層３４に接触する第３の安定化層３５とを含む。第１の導電部材５０は、第１の保護層１４と第２の保護層２４とを接続しており、かつ、第１の安定化層１５と第２の安定化層２５とを接続している。第２の導電部材５２は、第２の保護層２４と第３の保護層３４とを接続しており、かつ、第２の安定化層２５と第３の安定化層３５とを接続している。
　第１の保護層１４、第２の保護層２４、第３の保護層３４、第１の安定化層１５、第２の安定化層２５、第３の安定化層３５、第１の導電部材５０及び第２の導電部材５２は、第１の超電導材料層１３、第２の超電導材料層２３、第３の超電導材料層３３、第１の超電導材料接合層４０及び第２の超電導材料接合層４２の少なくとも１つが超電導状態から常電導状態に遷移する際に第１の超電導材料層１３、第２の超電導材料層２３、第３の超電導材料層３３、第１の超電導材料接合層４０及び第２の超電導材料接合層４２を流れていた電流が転流するバイパスとして機能する。第１の超電導材料層１３、第２の超電導材料層２３、第３の超電導材料層３３、第１の超電導材料接合層４０及び第２の超電導材料接合層４２の少なくとも１つが超電導状態から常電導状態に遷移する際に超電導線材１が破損することが防止され得る。
　本実施の形態の超電導線材１の製造方法は、第１の主面１３ｓを有する第１の超電導材料層１３を含む第１の線材１０と、第２の主面２３ｓを有する第２の超電導材料層２３を含む第２の線材２０と、第３の主面３３ｓを有する第３の超電導材料層３３を含む第３の線材３０とを準備すること（Ｓ１０）を備える。第１の線材１０は第１の端面１０ｅを有する。第３の線材３０は第２の端面３０ｅを有する。第２の線材２０の長手方向における第２の線材２０の第２の長さは、第１の線材１０の長手方向における第１の線材１０の第１の長さ及び第３の線材３０の長手方向における第３の線材３０の第３の長さよりも短い。本実施の形態の超電導線材１の製造方法は、第１の主面１３ｓの第１の部分１７及び第２の主面２３ｓの第２の部分２７の少なくとも１つの上に第１の微結晶を、第２の主面２３ｓの第３の部分２８及び第３の主面３３ｓの第４の部分３８の少なくとも１つの上に第２の微結晶をそれぞれ形成すること（Ｓ２０）と、第１の微結晶を介して第１の線材１０上に及び第２の微結晶を介して第３の線材３０上に第２の線材２０を載置すること（Ｓ３０）とをさらに備える。第１の微結晶を介して第１の線材１０上に及び第２の微結晶を介して第３の線材３０上に第２の線材２０を載置すること（Ｓ３０）は、第１の微結晶を介して第１の線材１０の第１の部分１７と第２の線材２０の第２の部分２７とを積み重ねることと、第２の微結晶を介して第２の線材２０の第３の部分２８と第３の線材３０の第４の部分３８とを積み重ねることとを含む。第２の端面３０ｅは、第１の端面１０ｅとの間に間隔Ｇを空けて、第１の端面１０ｅに対向している。この間隔Ｇは１０ｎｍ以上１ｍｍ未満である。本実施の形態の超電導線材１の製造方法は、第１の線材１０と第１の微結晶と第２の線材２０と第２の微結晶と第３の線材３０とに圧力を加えながら熱を加えて、第１の微結晶及び第２の微結晶からそれぞれ第１の超電導材料接合層４０及び第２の超電導材料接合層４２を生成すること（Ｓ４０）と、第１の超電導材料層１３と第１の超電導材料接合層４０と第２の超電導材料層２３と第２の超電導材料接合層４２と第３の超電導材料層３３とを酸素アニールすること（Ｓ５０）とをさらに備える。
　本実施の形態の超電導線材１の製造方法では、第１の端面１０ｅと第２の端面３０ｅとの間の間隔Ｇが１０ｎｍ以上である。そのため、酸素アニール工程（Ｓ５０）において、第１の超電導材料層１３、第１の超電導材料接合層４０、第２の超電導材料層２３、第２の超電導材料接合層４２及び第３の超電導材料層３３に、酸素が短時間で十分に供給され得る。第１の超電導材料接合層４０を介した第１の超電導材料層１３と第２の超電導材料層２３との間の第１の超電導接合部における超電導臨界電流Ｉcと、第２の超電導材料接合層４２を介した第２の超電導材料層２３と第３の超電導材料層３３との間の第２の超電導接合部における超電導臨界電流Ｉcとが増加する。本実施の形態の超電導線材１の製造方法によれば、超電導臨界電流Ｉcが増加される超電導線材１を短時間で製造し得る。
　本実施の形態の超電導線材１の製造方法では、第１の端面１０ｅと第２の端面３０ｅとの間の間隔Ｇが１ｍｍ未満である。そのため、第１の超電導材料接合層４０を介した第１の超電導材料層１３と第２の超電導材料層２３との間の第１の超電導接合部の第１の接合面積と、第２の超電導材料接合層４２を介した第２の超電導材料層２３と第３の超電導材料層３３との間の第２の超電導接合部の第２の接合面積とが増加し得る。本実施の形態の超電導線材１の製造方法によれば、第１の線材１０と第２の線材２０との間の第１の剥離強度と第２の線材２０と第３の線材３０との間の第２の剥離強度とが増加された超電導線材１が製造され得る。
　なお、本実施の形態の超電導線材１の製造方法では、第１の線材１０と第３の線材３０とは共通の線材であってもよい。例えば、第１の線材１０の第１の部分１７が１本の線材の一方端部を構成し、かつ、第３の線材３０の第４の部分３８が１本の線材の他方端部を構成してもよい。
　（実施の形態２）
　図８を参照して、実施の形態２の超電導マグネット１００について説明する。
　本実施の形態の超電導マグネット１００は、実施の形態１の超電導線材１を含む超電導コイル７０と、超電導コイル７０を収容するクライオスタット１０５と、超電導コイル７０を冷却する冷凍機１０２とを主に備える。特定的には、超電導マグネット１００は、クライオスタット１０５の内部に保持された熱シールド１０６と、磁性体シールド１４０とをさらに備えてもよい。
　超電導コイル７０では、超電導線材１が、超電導コイル７０の中心軸周りに巻き回されている。超電導コイル７０を含む超電導コイル体１１０は、クライオスタット１０５内に収容されている。超電導コイル体１１０は、熱シールド１０６の内部に保持されている。超電導コイル体１１０は、複数の超電導コイル７０と、上方支持部１１４と、下方支持部１１１とを含む。複数の超電導コイル７０は積層されている。積層された超電導コイル７０の上端面および下端面を上方支持部１１４と下方支持部１１１とが挟むように配置されている。
　積層された超電導コイル７０の上端面上と、積層された超電導コイル７０の下端面上とに冷却板１１３が配置されている。互いに隣接する超電導コイル７０の間にも冷却板（図示せず）が配置されている。冷却板１１３は、一方端が冷凍機１０２の第２冷却ヘッド１３１に接続されている。互いに隣接する超電導コイル７０の間に配置された冷却板（図示せず）も、その一方端が第２冷却ヘッド１３１に接続されている。冷凍機１０２の第１冷却ヘッド１３２は熱シールド１０６の壁部に接続されてもよい。そのため、冷凍機１０２によって熱シールド１０６の壁部も冷却され得る。
　超電導コイル体１１０の下方支持部１１１は、超電導コイル７０の平面形状より大きいサイズを有する。下方支持部１１１は、複数の支持部材１１５によって熱シールド１０６に固定されている。複数の支持部材１１５は、棒状の部材であって、熱シールド１０６の上壁と下方支持部１１１の外周部とを接続している。複数の支持部材１１５が超電導コイル体１１０の外周部に配置されている。支持部材１１５は、互いに同じ間隔を隔てて超電導コイル７０を囲むように配置されている。
　超電導コイル体１１０を保持する熱シールド１０６は、接続部１２０によってクライオスタット１０５に接続されている。接続部１２０は、超電導コイル体１１０の中心軸を囲むように、超電導コイル体１１０の外周部に沿って等間隔で配置されている。接続部１２０は、クライオスタット１０５の蓋体１３５と熱シールド１０６の上壁とを接続している。
　クライオスタット１０５の蓋体１３５の上部から熱シールド１０６の内部まで延在するように冷凍機１０２が配置されている。冷凍機１０２は、超電導コイル体１１０を冷却する。具体的には、蓋体１３５の上部表面の上方に冷凍機１０２の本体部１３３およびモータ１３４が配置される。本体部１３３から熱シールド１０６の内部にまで到達するように冷凍機１０２が配置されている。
　冷凍機１０２は、たとえばギフォード・マクマホン式冷凍機であってもよい。冷凍機１０２は、配管１３７を通じて、冷媒を圧縮するコンプレッサ（図示せず）に接続されている。コンプレッサで高圧に圧縮された冷媒（たとえば、ヘリウムガス）は冷凍機１０２に供給される。この冷媒がモータ１３４により駆動されるディスプレーサにより膨張されることにより、冷凍機１０２に内設された蓄冷材が冷却される。膨張することにより低圧となった冷媒はコンプレッサに戻されて再び高圧化される。
　冷凍機１０２の第１冷却ヘッド１３２が熱シールド１０６を冷却することによって外部の熱が熱シールド１０６内に侵入することが防止される。冷凍機１０２の第２冷却ヘッド１３１が冷却板１１３を介して超電導コイル７０を冷却する。こうして、超電導コイル７０は超電導状態となる。
　クライオスタット１０５は、クライオスタット本体部１３６と蓋体１３５とを含む。本体部１３３およびモータ１３４の周囲は、磁性体シールド１４０によって囲まれている。磁性体シールド１４０は、超電導コイル体１１０から発生した磁場の一部がモータ１３４に侵入することを防止し得る。
　超電導マグネット１００には、クライオスタット１０５および熱シールド１０６を貫通し、クライオスタット１０５の蓋体１３５からクライオスタット本体部１３６の底壁まで到達する開口部１０７が形成されている。開口部１０７は、超電導コイル体１１０の超電導コイル７０の中央部を貫通するように配置されている。被検知体２１０（図９を参照）が開口部１０７の内部に配置されて、被検知体２１０に超電導コイル体１１０から発生した磁場が印加され得る。
　本実施の形態の超電導コイル７０の効果について説明する。本実施の形態の超電導コイル７０は、超電導線材１を含む超電導コイル７０を備える。超電導線材１は、超電導コイルの中心軸周りに巻き回されている。そのため、本実施の形態の超電導コイル７０は、高い信頼性を有し、かつ、強い磁場を発生し得る。
　本実施の形態の超電導マグネット１００の効果について説明する。本実施の形態の超電導マグネット１００は、超電導線材１を含む超電導コイル７０と、超電導コイル７０を収容するクライオスタット１０５と、超電導コイル７０を冷却する冷凍機１０２とを備える。そのため、本実施の形態の超電導マグネット１００は、高い信頼性を有し、かつ、強い磁場を発生し得る。
　（実施の形態３）
　図９を参照して、実施の形態３の超電導機器２００について説明する。本実施の形態の超電導機器２００は、例えば、磁気共鳴イメージング（ＭＲＩ）装置であってもよい。
　本実施の形態の超電導機器２００は、実施の形態２の超電導マグネット１００を主に備える。本実施の形態の超電導機器２００は、可動台２０２と制御部２０８とをさらに備えてもよい。可動台２０２は、被検知体２１０が載置される天板２０５と、天板２０５を移動させる駆動部２０４とを含む。制御部２０８は、超電導マグネット１００と、駆動部２０４とに接続されている。
　制御部２０８は、超電導マグネット１００を駆動して、超電導マグネット１００の開口部１０７内に均一な磁場を発生させる。制御部２０８は、可動台２０２を移動させて、可動台２０２上に載置された被検知体２１０を超電導マグネット１００の開口部１０７内に進入させる。被検知体２１０の撮像を終えると、制御部２０８は可動台２０２を移動させて、可動台２０２上に載置された被検知体２１０を超電導マグネット１００の開口部１０７から退出させる。
　本実施の形態の超電導機器２００の効果について説明する。本実施の形態の超電導機器２００は、超電導マグネット１００を備える。そのため、本実施の形態の超電導機器２００は、高い信頼性を有し、かつ、強い磁場を発生し得る。本実施の形態の超電導機器２００を用いて、被検知体２１０は精度よく撮像され得る。
　今回開示された実施の形態は全ての点で例示であって、制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した実施形態ではなく請求の範囲によって示され、請求の範囲と均等の意味、及び範囲内での全ての変更が含まれることが意図される。
　１　超電導線材、１０　第１の線材、１０ｅ　第１の端面、１１　第１の金属基板、１２　第１の中間層、１３　第１の超電導材料層、１３ｓ　第１の主面、１４　第１の保護層、１５　第１の安定化層、１７　第１の部分、２０　第２の線材、２１　第２の金属基板、２２　第２の中間層、２３　第２の超電導材料層、２３ｓ　第２の主面、２４　第２の保護層、２５　第２の安定化層、２７　第２の部分、２８　第３の部分、３０　第３の線材、３０ｅ　第２の端面、３１　第３の金属基板、３２　第３の中間層、３３　第３の超電導材料層、３３ｓ　第３の主面、３４　第３の保護層、３５　第３の安定化層、３８　第４の部分、４０　第１の超電導材料接合層、４２　第２の超電導材料接合層、５０　第１の導電部材、５２　第２の導電部材、７０　超電導コイル、１００　超電導マグネット、１０２　冷凍機、１０５　クライオスタット、１０６　熱シールド、１０７　開口部、１１０　超電導コイル体、１１１　下方支持部、１１３　冷却板、１１４　上方支持部、１１５　支持部材、１２０　接続部、１３１　第２冷却ヘッド、１３２　第１冷却ヘッド、１３３　本体部、１３４　モータ、１３５　蓋体、１３６　クライオスタット本体部、１３７　配管、１４０　磁性体シールド、２００　超電導機器、２０２　可動台、２０４　駆動部、２０５　天板、２０８　制御部、２１０　被検知体。

Claims (7)

  1. 　第１の主面を有する第１の超電導材料層を含む第１の線材を備え、前記第１の線材は第１の端面を有し、さらに、
    　第２の主面を有する第２の超電導材料層を含む第２の線材と、
    　第３の主面を有する第３の超電導材料層を含む第３の線材とを備え、前記第３の線材は第２の端面を有し、さらに、
    　前記第１の主面の第１の部分と前記第２の主面の第２の部分とを接合する第１の超電導材料接合層と、
    　前記第２の主面の第３の部分と前記第３の主面の第４の部分とを接合する第２の超電導材料接合層とを備え、
    　前記第２の線材の長手方向における前記第２の線材の第２の長さは、前記第１の線材の長手方向における前記第１の線材の第１の長さ及び前記第３の線材の長手方向における前記第３の線材の第３の長さよりも短く、
    　前記第２の端面は、前記第１の端面との間に間隔を空けて、前記第１の端面に対向しており、前記間隔は１０ｎｍ以上１ｍｍ未満である、超電導線材。
  2. 　前記第１の超電導材料層は前記第１の端面に露出しており、
    　前記第３の超電導材料層は前記第２の端面に露出している、請求項１に記載の超電導線材。
  3. 　第１の導電部材と、
    　第２の導電部材とをさらに備え、
    　前記第１の線材は、前記第１の超電導材料層に接触する第１の保護層と、前記第１の保護層に接触する第１の安定化層とを含み、
    　前記第２の線材は、第２の保護層と、前記第２の保護層に接触する第２の安定化層とを含み、
    　前記第３の線材は、前記第３の超電導材料層に接触する第３の保護層と、前記第３の保護層に接触する第３の安定化層とを含み、
    　前記第１の導電部材は、前記第１の保護層と前記第２の保護層とを接続しており、かつ、前記第１の安定化層と前記第２の安定化層とを接続しており、
    　前記第２の導電部材は、前記第２の保護層と前記第３の保護層とを接続しており、かつ、前記第２の安定化層と前記第３の安定化層とを接続している、請求項１または請求項２に記載の超電導線材。
  4. 　第１の主面を有する第１の超電導材料層を含む第１の線材と、第２の主面を有する第２の超電導材料層を含む第２の線材と、第３の主面を有する第３の超電導材料層を含む第３の線材とを準備することを備え、前記第１の線材は第１の端面を有し、前記第３の線材は第２の端面を有し、前記第２の線材の長手方向における前記第２の線材の第２の長さは、前記第１の線材の長手方向における前記第１の線材の第１の長さ及び前記第３の線材の長手方向における前記第３の線材の第３の長さよりも短く、さらに、
    　前記第１の主面の第１の部分及び前記第２の主面の第２の部分の少なくとも１つの上に第１の微結晶を、前記第２の主面の第３の部分及び前記第３の主面の第４の部分の少なくとも１つの上に第２の微結晶をそれぞれ形成することと、
    　前記第１の微結晶を介して前記第１の線材上に及び前記第２の微結晶を介して前記第３の線材上に前記第２の線材を載置することとを備え、前記第１の微結晶を介して前記第１の線材上に及び前記第２の微結晶を介して前記第３の線材上に前記第２の線材を載置することは、前記第１の微結晶を介して前記第１の線材の前記第１の部分と前記第２の線材の前記第２の部分とを積み重ねることと、前記第２の微結晶を介して前記第２の線材の前記第３の部分と前記第３の線材の前記第４の部分とを積み重ねることとを含み、前記第２の端面は、前記第１の端面との間に間隔を空けて、前記第１の端面に対向しており、前記間隔は１０ｎｍ以上１ｍｍ未満であり、さらに、
    　前記第１の線材と前記第１の微結晶と前記第２の線材と前記第２の微結晶と前記第３の線材とに圧力を加えながら熱を加えて、前記第１の微結晶及び前記第２の微結晶からそれぞれ第１の超電導材料接合層及び第２の超電導材料接合層を生成することと、
    　前記第１の超電導材料層と前記第１の超電導材料接合層と前記第２の超電導材料層と前記第２の超電導材料接合層と前記第３の超電導材料層とを酸素アニールすることとを備える、超電導線材の製造方法。
  5. 　中心軸を有する超電導コイルであって、
    　請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の前記超電導線材を備え、
    　前記超電導線材は、前記中心軸周りに巻き回されている、超電導コイル。
  6. 　請求項５に記載の前記超電導コイルと、
    　前記超電導コイルを収容するクライオスタットと、
    　前記超電導コイルを冷却する冷凍機とを備える、超電導マグネット。
  7. 　請求項６に記載の前記超電導マグネットを備える、超電導機器。
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