WO2019088080A1 - 超伝導安定化材、超伝導線及び超伝導コイル - Google Patents

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WO2019088080A1
WO2019088080A1 PCT/JP2018/040275 JP2018040275W WO2019088080A1 WO 2019088080 A1 WO2019088080 A1 WO 2019088080A1 JP 2018040275 W JP2018040275 W JP 2018040275W WO 2019088080 A1 WO2019088080 A1 WO 2019088080A1
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less
mass ppm
superconducting
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rrr
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PCT/JP2018/040275
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航世 福岡
優樹 伊藤
牧　一誠
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三菱マテリアル株式会社
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    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C9/00—Alloys based on copper
    • 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
    • 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
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N—ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N60/00—Superconducting devices
    • H10N60/01—Manufacture or treatment
    • H10N60/0128—Manufacture or treatment of composite superconductor filaments
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N—ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N60/00—Superconducting devices
    • H10N60/20—Permanent superconducting devices
    • 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 stabilizer used for a superconducting wire, a superconducting wire provided with the superconducting stabilizer, and a superconducting coil made of the superconducting wire.
  • Superconductors are used in the fields of, for example, MRI, NMR, particle accelerators, linear motor cars, and power storage devices.
  • the superconducting wire has a multi-core structure in which a plurality of strands made of a superconductor such as Nb-Ti alloy or Nb 3 Sn are bundled with a superconducting stabilizer interposed.
  • a tape-like superconducting wire in which a superconductor and a superconducting stabilizing material are laminated.
  • superconducting wires provided with channel members made of pure copper are also provided.
  • the strands including the plurality of superconductors and the superconducting stabilizer are processed to form one structure.
  • the processing is performed by a method including extrusion, rolling, wire drawing, drawing and twisting.
  • the above-mentioned superconducting stabilizer is required to have a sufficiently low resistance at cryogenic temperatures in order to divert the current efficiently.
  • a residual resistance ratio (RRR) is widely used as an index showing the electrical resistance at cryogenic temperatures.
  • the residual resistance ratio (RRR) is a ratio ⁇ 293K / ⁇ 4.2K with resistor [rho 4.2 K at room temperature resistance at (293K) ⁇ 293K and the liquid helium temperature (4.2 K), the residual resistance The higher the ratio (RRR), the better the performance as a superconductor stabilizer.
  • Examples of the copper material having a high residual resistance ratio (RRR) include ultra-high purity copper (6NCu) with a purity of 99.9999 mass% or more with impurity elements reduced to the limit.
  • Patent Document 1 proposes high-purity copper having a very low impurity concentration that defines the content of specific elements (Fe, P, Al, As, Sn and S).
  • Patent Document 2 proposes a Cu alloy in which a small amount of Zr is added to high purity copper having a low oxygen concentration.
  • Patent Document 1 defines the contents of oxygen and Zr, but it is difficult to control the contents of oxygen and Zr, and it is possible to stably produce a copper alloy having a high residual resistance ratio (RRR). There was a problem that it was difficult.
  • the residual resistance ratio (RRR) can be increased without increasing the purity more than necessary by adding one or more additional elements selected from Ca, Sr, Ba, and rare earth elements. Techniques are provided to obtain sufficiently high copper materials.
  • JP 2011-236484 A Japanese Patent Application Laid-Open No. 05-025565 JP, 2016-125115, A
  • the present invention has been made in view of the above-mentioned circumstances, and has a low recrystallization temperature, high hardness, and a superconducting stabilizer suitable for use in an environment of high magnetic field force,
  • An object of the present invention is to provide a superconducting wire provided with a superconducting stabilizing material, and a superconducting coil composed of the superconducting wire.
  • the superconducting stabilizer of the present invention is a superconducting stabilizer used for superconducting wire, and one or two or more additive elements selected from Ca, Sr, Ba, and rare earth elements in total 3
  • the total concentration of the unavoidable impurities is contained in the range of mass ppm to 100 mass ppm and the remainder is made of copper material with Cu and unavoidable impurities and excluding gas components O, H, C, N, S Is 5 mass ppm or more and 100 mass ppm or less, the half softening point temperature is 200 ° C. or less, the Vickers hardness is 55 Hv or more, and the residual resistance ratio (RRR) is 50 or more and 500 or less.
  • the copper material has a total content of 3 mass ppm or more and 100 mass ppm or less of one or more additional elements selected from Ca, Sr, Ba, and rare earth elements. Since it is contained internally, S, Se, and Te in copper are fixed as a compound, and the residual resistance ratio (RRR) can be improved. In addition, since the total concentration of the unavoidable impurities excluding O, H, C, N, and S which are gas components is 5 mass ppm or more and 100 mass ppm or less, it is necessary to excessively increase the purity of copper As a result, the manufacturing process can be simplified and the manufacturing cost can be reduced.
  • the semi-softening point temperature is set to 200 ° C. or less, so even if heat treatment is performed under low temperature conditions of 200 ° C. or less, lattice defects in the matrix by recrystallization. Can be sufficiently reduced, and the residual resistance ratio (RRR) can be sufficiently recovered. Furthermore, since the Vickers hardness is set to 55 Hv or more, the vibration of the superconducting wire can be suppressed even when used under an environment of high magnetic field force, and the generation of frictional heat can be suppressed.
  • the residual resistance ratio (RRR) is 50 or more and 500 or less, the resistance value at a very low temperature is sufficiently low, and the current can be sufficiently diverted when the superconducting state of the superconductor is broken. It is particularly excellent as a superconducting stabilizer.
  • the content of Fe which is the unavoidable impurity is 10 mass ppm or less
  • the content of Ni is 10 mass ppm or less
  • the content of As is 5 mass ppm or less
  • Sn content is 4 mass ppm or less
  • Sb content is 4 mass ppm or less
  • Pb content is 6 mass ppm or less
  • Bi content is 2 mass ppm or less
  • P content is It is preferable to be 3 mass ppm or less.
  • elements of specific impurities such as Fe, Ni, As, Ag, Sn, Sb, Pb, Bi, and P have the function of reducing the residual resistance ratio (RRR). By defining the content of these elements as described above, the residual resistance ratio (RRR) can be reliably improved.
  • the total content of S, Se and Te (X mass ppm) and the total content of one or more additive elements selected from Ca, Sr, Ba and rare earth elements is preferably in the range of 0.5 ⁇ Y / X ⁇ 20.
  • the total content (S mass ppm) of S, Se, and Te, and the total content (Y mass ppm) of one or more additive elements selected from Ca, Sr, Ba, and rare earth elements The ratio of Y / X in the above is within the above-mentioned range, so that S, Se, Te in copper can be reliably fixed as a compound, and the decrease in residual resistance ratio (RRR) due to S, Se, Te It becomes possible to suppress reliably.
  • one or more additional elements selected from Ca, Sr, Ba, and rare earth elements and one or more elements selected from S, Se, and Te It is preferred that a compound comprising is present.
  • S, Se, and Te present in copper are securely fixed by a compound with one or more additional elements selected from Ca, Sr, Ba, and rare earth elements, and S, Se It is possible to reliably suppress the decrease in residual resistance ratio (RRR) due to
  • the superconducting wire of the present invention comprises a strand containing a superconductor and the above-mentioned superconducting stabilizer. Since this superconducting wire has a high residual resistance ratio (RRR) and a high hardness superconducting stabilizer as described above, even if the superconducting state of the superconductor is broken. The current flowing in the superconductor can be reliably diverted to the superconductor stabilizing material, and the propagation of the normal conduction state to the whole superconductor can be suppressed. Even when used under an environment of high magnetic field force, it is possible to suppress the vibration of the superconducting wire and to suppress the generation of frictional heat.
  • RRR residual resistance ratio
  • the superconducting coil of the present invention has a structure provided with a winding portion in which the above-mentioned superconducting wire is wound around the circumferential surface of a winding frame.
  • a superconducting wire having a high residual resistance ratio (RRR) and a high-hardness superconducting stabilizer is used, it can be used stably. Become. Even when used under an environment of high magnetic field force, it is possible to suppress the vibration of the superconducting wire and to suppress the generation of frictional heat.
  • a superconducting stabilizer having a low recrystallization temperature and high hardness and suitable for use in an environment of high magnetic field force, a superconducting wire comprising the superconducting stabilizer And a superconducting coil comprising the superconducting wire can be provided.
  • a superconducting stabilizer 20 and a superconducting wire 10 according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the attached drawings.
  • the superconducting wire 10 in the present embodiment is disposed on the core 11, a plurality of filaments 12 disposed on the outer circumferential side of the core 11, and an outer circumferential side of the plurality of filaments 12. And an outer shell 13.
  • the above-mentioned filament 12 is made into the structure which covered the strand 15 which consists of a superconductor with the superconducting stabilization material 20, as shown in FIG.1 and FIG.2.
  • the individual strands 15 are circular in cross section with the same diameter, and the superconducting stabilizing material 20 concentrically surrounds the strands 15 to form a regular hexagonal shape with the same diameter in cross section.
  • the core portion 11 in this example is composed of a plurality of core strands, and each core strand has a substantially hexagonal cross-sectional shape similar to that of the filament 12 and is arranged without a gap.
  • the outer shell 13 surrounds the assembly of the core 11 and the filament 12 concentrically with the assembly, and has a circular cross section.
  • the present invention is not limited to the shape of this example.
  • the core portion 11 and the outer shell portion 13 may also have the above-described role as a superconductor stabilization material. In this case, it is preferable to use the superconducting stabilization material of the present invention also for the core portion 11 and the outer shell portion 13.
  • the core portion 11 and the outer shell portion 13 do not require the superconductive stabilization effect, they may be formed of other conductive materials such as normal high purity copper.
  • the core part 11 and the outer shell part 13 in the case of having a role as a superconductive stabilizer 20 and a superconductive stabilizer are one or more additive elements selected from Ca, Sr, Ba, and rare earth elements In the range of 3 mass ppm to 100 mass ppm in total, and the remainder is a copper material having a composition of Cu and unavoidable impurities.
  • the concentration of unavoidable impurities excluding O, H, C, N, and S which are gas components The total is 5 mass ppm or more and 100 mass ppm or less.
  • the half softening point temperature is 200 ° C. or less
  • the Vickers hardness is 55 Hv or more
  • the residual resistance ratio (RRR) ) Has a characteristic of 50 or more and 500 or less.
  • the core portion 11 and the outer shell portion 13 when having a role as the superconductive stabilizing material 20 and the superconductive stabilizing material the content of Fe which is an unavoidable impurity is 10 mass ppm or less and the content of Ni 10 mass ppm or less, As content 5 mass ppm or less, Ag content 50 mass ppm or less, Sn content 4 mass ppm or less, Sb content 4 mass ppm or less, Pb content
  • the amount may be 6 mass ppm or less
  • the content of Bi may be 2 mass ppm or less
  • the content of P may be 3 mass ppm or less.
  • the total content (S mass ppm) of S, Se, Te and Ca And the ratio Y / X to the total content (Y mass ppm) of one or more additional elements selected from Rb, Sr, Ba, and rare earth elements is within the range of 0.5 ⁇ Y / X ⁇ 20. It may be done.
  • one or more additive elements selected from Ca, Sr, Ba, and rare earth elements And compounds containing one or more elements selected from S, Se, Te.
  • one or more additional elements selected from Ca, Sr, Ba, and rare earth elements are elements having high reactivity with S, Se, Te, they form a compound with S, Se, Te Thus, it becomes possible to suppress the solid solution of S, Se and Te in copper. Thereby, the residual resistance ratio (RRR) of the core part 11 and the outer shell part 13 in the case of having a role as the superconductive stabilizing material 20 and the superconductive stabilizing material can be sufficiently improved.
  • One or more additional elements selected from Ca, Sr, Ba, and rare earth elements are elements that are difficult to form a solid solution in copper, and even if they form a solid solution in copper, the residual resistance ratio (RRR) decreases
  • the core part 11 has a role as a superconductor stabilizer and a superconductor stabilizer even if it is added in excess to the content of S, Se, Te because the effect to be reduced is small. And the residual resistance ratio (RRR) of the shell 13 does not decrease significantly.
  • the content of one or more additional elements selected from Ca, Sr, Ba, and rare earth elements is less than 3 mass ppm, the effect of fixing S, Se, and Te may not be sufficiently achieved. There is. On the other hand, when the content of one or more additional elements selected from Ca, Sr, Ba, and rare earth elements exceeds 100 mass ppm, coarse precipitates of these additional elements are formed, resulting in processability. May deteriorate.
  • the content of one or more additive elements selected from Ca, Sr, Ba, and rare earth elements is specified in the range of 3 mass ppm to 100 mass ppm. There is.
  • the lower limit of the content of one or more additional elements selected from Ca, Sr, Ba and rare earth elements should be 3.5 mass ppm or more Is more preferable, and it is more preferable to make it 4.0 mass ppm or more.
  • the upper limit of the content of one or more additional elements selected from Ca, Sr, Ba, and rare earth elements should be 80 mass ppm or less
  • the amount is 50 mass ppm or less, more preferably 30 mass ppm or less.
  • the residual resistance ratio (RRR) is improved by lowering the concentration of unavoidable impurities except gas components (O, H, C, N, S).
  • the concentration of unavoidable impurities excluding gas components (O, H, C, N, S) is set in a range of 5 mass ppm to 100 mass ppm in total.
  • the purity as a raw material is 99 to 99.9999 mass%
  • High purity copper or oxygen free copper (C10100, C10200) can be used.
  • the concentration of O is high, Ca, Sr, Ba, and the rare earth elements react with O, so the O concentration is preferably 20 mass ppm or less, more preferably 10 mass ppm or less. More preferably, it is 5 mass ppm or less.
  • the lower limit of the unavoidable impurities is preferably 7 mass ppm or more, and more preferably 10 mass ppm or more.
  • the upper limit of the unavoidable impurities is preferably 90 mass ppm or less, and more preferably 80 mass ppm or less.
  • the unavoidable impurities in this embodiment are Fe, Ni, As, Ag, Sn, Sb, Pb, Bi, P, Li, Be, B, F, Na, Mg, Al, Si, Cl, K, Ti, V, Cr, Mn, Nb, Co, Zn, Ga, Ge, Br, Rb, Zr, Mo, Ru, Pd, Cd, In, I, Cs, Hf, Ta, W, Re, Os, Ir, Pt, Au, Hg, Tl, Th, U.
  • the content of Fe is 10 mass ppm or less
  • the content of Ni is 10 mass ppm or less
  • the content of As 5 mass ppm or less the content of Ag 50 mass ppm or less
  • the content of Sn The content of Sb is 4 mass ppm or less
  • the content of Pb is 6 mass ppm or less
  • the content of Bi is 2 mass ppm or less
  • the content of P is 3 mass ppm or less.
  • the content of Fe is 4.5 mass ppm or less, the content of Ni is 3 mass ppm or less, the content of As 3 mass ppm or less,
  • the content of Ag is 38 mass ppm or less, the content of Sn is 3 mass ppm or less, the content of Sb is 1.5 mass ppm or less, the content of Pb is 4.5 mass ppm or less, the content of Bi is 1 .5 mass ppm or less, the content of P is preferably specified to 1.5 mass ppm or less, and further, the content of Fe is 3.3 mass ppm or less, the content of Ni is 2.2 mass ppm or less The content of As is 2.2 mass ppm or less, the content of Ag is 28 mass ppm or less, the content of Sn is 2.2 mass ppm or less, the content of Sb is 1.1 mass ppm or less, the content of Pb Amount of 3.3 mass ppm or less, Bi content .1
  • the ratio Y / X of the total content of S, Se and Te to the total content of additive elements As described above, one or more additional elements selected from Ca, Sr, Ba, and rare earth elements form a compound with an element such as S, Se, or Te. If the ratio Y / X of the total content of S, Se, and Te to the total content of the additive element is less than 0.5, the content of the additive element is insufficient, and elements such as S, Se, and Te can be sufficiently fixed. There is a risk of disappearing.
  • the ratio Y / X of the total content of S, Se, and Te to the total content of the additive elements exceeds 20, a large amount of excess additive elements that do not react with S, Se, and Te exist. There is a possibility that the processability may be reduced. From the above, in the present embodiment, it is preferable to define the ratio Y / X of the total content of S, Se, and Te to the total content of additive elements within a range of 0.5 or more and 20 or less.
  • the lower limit of the ratio Y / X of the total content of S, Se and Te to the total content of additive elements should be 0.75 or more. Is preferable, and it is more preferable to make it 1.0 or more.
  • the upper limit of the ratio Y / X of the total content of S, Se and Te to the total content of additive elements is preferably 17 or less, and is 11 or less Is more preferred.
  • a compound containing one or more additional elements selected from Ca, Sr, Ba, and rare earth elements and an element such as S, Se, or Te is present at a number density of 0.001 pieces / ⁇ m 2 or more.
  • the residual resistance ratio (RRR) can be reliably improved.
  • the number density of the compounds is preferably 0.005 / ⁇ m 2 or more. More preferably, it is 0.007 / ⁇ m 2 or more.
  • the above-described number density is directed to a compound having a particle diameter of 0.1 ⁇ m or more.
  • the upper limit of the number density of the above-mentioned compounds is 0.1 piece / ⁇ m 2 or less. Preferably it is 0.09 pieces / ⁇ m 2 or less. More preferably, it is 0.08 pieces / ⁇ m 2 or less.
  • the semi-softening point temperature of the superconducting stabilization material 20 is 200 ° C. or less.
  • the semi-softening point temperature of the superconducting stabilizer 20 is preferably 175 ° C. or less, and more preferably 160 ° C. or less.
  • the filament 12 (wire 15, superconducting stabilizing material 20 and superconducting stabilization) In the case of having a role as a material, the core portion 11 and the outer shell portion 13) vibrate minutely, thereby generating frictional heat and possibly breaking the superconducting state.
  • the Vickers hardness of the core portion 11 and the outer shell portion 13 in the case of having a role as the superconducting stabilizer 20 and the superconducting stabilizer is specified to 55 Hv or more. doing.
  • the Vickers hardness of the core part 11 and the outer shell part 13 in the case of having a role as the superconductive stabilizing material 20 and the superconductive stabilizing material is preferably 60 Hv or more, more preferably 62 Hv or more, Furthermore, it is preferable that it is 65 Hv or more.
  • the residual resistance ratio (the resistance value is low at cryogenic temperature and the current is diverted favorably) High RRR) is required. If the residual resistance ratio (RRR) is less than 50, it may not be possible to divert the current well. On the other hand, in order to set the residual resistance ratio (RRR) to more than 500, heat treatment at a relatively high temperature is required, and the hardness may be lowered.
  • the residual stress ratio (RRR) of the core portion 11 and the outer shell portion 13 in the case of having a role as the superconductive stabilizing material 20 and the superconductive stabilizing material is 50 or more and 500 or less. It is in the range.
  • the lower limit of the residual resistance ratio (RRR) is preferably 100 or more, and more preferably 150 or more.
  • the upper limit of the residual resistance ratio (RRR) is preferably 400 or less, more preferably 350 or less, and still more preferably 250 or less.
  • the core part 11 and the outer shell part 13 in the case of having a role as a superconductive stabilizing material 20 and a superconductive stabilizing material are a melt casting process, a hot working process such as hot extrusion, a plastic working process, a heat treatment process, It is manufactured by a manufacturing process including a cold plastic working process.
  • the roughened copper wire of the composition shown in the present embodiment is manufactured by the continuous casting and rolling method (for example, the SCR method) and the like and it has a role as the superconducting stabilizer 20 and the superconducting stabilizer
  • the core 11 and the shell 13 may be manufactured.
  • the continuous casting and rolling method referred to here is, for example, using a continuous casting and rolling facility equipped with a belt and wheel type continuous casting machine and a continuous rolling mill to manufacture a copper rough drawing line, and drawing this copper rough drawing line as a raw material It is a process of manufacturing a wire.
  • the superconducting stabilizer 20 configured as described above and the core portion 11 and the outer shell 13 in the case of having a role as a superconducting stabilizer
  • Ca, Sr, Ba, a rare earth element in the copper material (S), Se, and Te in copper are fixed as a compound, and residual resistance is contained because one or two or more additional elements selected from the above are contained in a total of 3 mass ppm or more and 100 mass ppm or less in total.
  • the ratio (RRR) can be improved.
  • the total concentration of unavoidable impurities excluding O, H, C, N, and S which are gas components is 5 mass ppm or more and 100 mass ppm or less, it is not necessary to excessively achieve high purification of copper, and manufacturing The process is simplified and the manufacturing cost can be reduced.
  • the half softening point temperature is 200 ° C. or less, so 200 ° C. or less Even when the heat treatment is carried out under the low temperature conditions of (1), recrystallization can sufficiently reduce the lattice defects in the matrix, and the residual resistance ratio (RRR) can be sufficiently recovered.
  • the Vickers hardness is 55 Hv or more in the core portion 11 and the outer shell portion 13 in the case of having a role as the superconductive stabilizing material 20 and the superconductive stabilizing material according to the embodiment, the environment of high magnetic field force Even when used below, it is possible that the filament 12 (the core portion 11 and the outer shell portion 13 in the case of having a role as the filament 15 and the superconducting stabilizer 20 and the superconducting stabilizer) vibrate. It is possible to suppress the generation of frictional heat.
  • the residual resistance ratio (RRR) is 50 or more and 500 or less, the resistance value at a very low temperature is sufficiently low, and the superconducting state of the superconductor is broken.
  • the current can be sufficiently diverted, and it is particularly excellent as the core portion 11 and the outer shell portion 13 in the case of having a role as the superconductive stabilizer 20 and the superconductive stabilizer.
  • the content of Fe is 10 mass ppm or less, the content of Fe, Ni, As, Ag, Sn, Sb, Pb, Bi, P which affects the residual resistance ratio (RRR), Ni or less 10 mass ppm or less, As content 5 mass ppm or less, Ag content 50 mass ppm or less, Sn content 4 mass ppm or less, Sb content 4 mass ppm or less, Pb
  • the content of Bi is specified as 6 mass ppm or less, the content of Bi as 2 mass ppm or less, and the content of P as 3 mass ppm or less. Therefore, as superconducting stabilizer 20 and superconducting stabilizer
  • the total content (S mass ppm of S, Se, Te) and the total content of one or more additive elements selected from Ca, Sr, Ba, and rare earth elements Since the ratio Y / X to Y mass ppm) is in the range of 0.5 ⁇ Y / X ⁇ 20, secure fixation of S, Se, and Te in copper as a compound with the additive element It is possible to reliably suppress the decrease in residual resistance ratio (RRR). There is no excess additive element that does not react with S, Se, or Te, and processability can be ensured.
  • a compound containing one or more additional elements selected from Ca, Sr, Ba, and rare earth elements, and one or more elements selected from S, Se, and Te Since S is present, S, Se, and Te present in copper are surely fixed by the compound with one or more additional elements selected from Ca, Sr, Ba, and rare earth elements.
  • the reduction in residual resistance ratio (RRR) of the core portion 11 and the outer shell portion 13 in the case of having a role as a superconducting stabilizer 20 and a superconducting stabilizer by S, Se, Te can be reliably suppressed.
  • the number density of the compound having a particle diameter of 0.1 ⁇ m or more is set to 0.001 / ⁇ m 2 or more, S, Se, and Te can be surely fixed as a compound, and superconductivity
  • the residual resistance ratio (RRR) of the stabilizing material 20 can be sufficiently improved.
  • the core portion 11 and the outer shell portion 13 constituting the superconducting wire 10 may also be made of a copper material having the same composition as the superconducting stabilization material 20.
  • the superconducting wire 10 having a structure in which a plurality of filaments 12 are bundled is described as an example, but it is not limited thereto.
  • the superconducting wire 110 may have a structure in which a superconductor 115 and a superconducting stabilization material 120 are stacked and disposed on a tape-like base material 113.
  • the superconducting wire 210 may have a structure in which a plurality of filaments 12 are bundled and then incorporated into a channel member 220 made of pure copper. In this case, the channel member 220 also has a role as a superconducting stabilizer.
  • FIG. 7 shows a coil C formed by spirally winding the superconducting wire of the present invention, for example, the aforementioned superconducting wire 10, 110, 210.
  • the coil C in this example has a circular cross section, is wound with almost no gap, and is hollow, but the present invention is not limited to this, and may have a rectangular cross section, an oval cross section, etc.
  • the superconducting wire may be wound around the core material or the bobbin.
  • the superconducting wire may be wound without a gap, or may be wound with a predetermined gap.
  • the size and the number of turns of the coil C are not limited, and are appropriately set according to the purpose of use.
  • high purity copper is melted using an electric furnace in a reducing gas atmosphere of N 2 + CO, and then a mother alloy of various additive elements and impurities is added to prepare a predetermined concentration, and cast in a predetermined mold
  • a cylindrical ingot having a diameter of 65 mm and a length of 180 mm was obtained.
  • the ingot was subjected to hot groove rolling at 840 ° C. to obtain a hot-rolled wire having a diameter of 8 mm, and a thin wire having a diameter of 2.0 mm was formed from the hot-rolled wire by cold drawing.
  • the thin wire was heat treated under the condition of holding at a heat treatment temperature shown in Tables 2 to 4 for 1 hour in an Ar gas atmosphere to manufacture a wire rod for evaluation.
  • a heat treatment temperature shown in Tables 2 to 4 for 1 hour in an Ar gas atmosphere to manufacture a wire rod for evaluation.
  • mixing of impurity elements was also observed in the process of melt casting.
  • the following items were evaluated using these wire rods for evaluation.
  • GD-MS glow discharge mass spectrometry
  • ICP-MS inductively coupled plasma emission spectrometry
  • IR infrared absorption method
  • test piece of 400 mm in length was prepared from an evaluation wire, and after pickling, the test piece was completely dissolved and analyzed. Thereby, the element which is content of 10 mass ppm or more was simultaneously measured.
  • IR a test piece of 50 mm in length was prepared from an evaluation wire, and after pickling, this test piece was completely dissolved and analyzed for each of S and O. The evaluation results are shown in Table 1.
  • the Vickers hardness was measured with a micro Vickers hardness tester in accordance with JIS Z 2244: 2009 under a test force of 0.0051 N (50 g) and a holding time of 10 seconds. Specifically, a test piece of 10 mm in length is prepared from the evaluation wire, embedded vertically in a resin, and the end face of the test piece is polished, and the center point of the obtained end face and the rotation angle 90 from this center point. The Vickers hardness was measured under the above conditions at a total of five points of each center point of four radii extending every degree, and the average value was determined. The evaluation results are shown in Tables 2 to 4.
  • (Semi-softening point temperature) A sample for measurement is taken from the wire after cold drawing, and the Vickers hardness at room temperature is measured by the same method as described above, and a heat treatment temperature is defined at intervals of 25 ° C. from 50 ° C. to 500 ° C. After holding at temperature for 1 hour in an Ar gas atmosphere, quenching was performed, and the Vickers hardness at room temperature was measured in the same manner as described above. A graph of Vickers hardness at room temperature and heat treatment temperature before quenching was created, and the semi-softening point temperature was determined from the obtained graph. The evaluation results are shown in Table 1.
  • Compound particle observation In order to confirm the presence or absence of a compound particle containing one or more additional elements selected from Ca, Sr, Ba, and rare earth elements, and one or more of S, Se, and Te, The particles were observed using an SEM (scanning electron microscope), and EDX analysis (energy dispersive X-ray spectroscopy) of the compound particles was performed.
  • SEM scanning electron microscope
  • EDX analysis energy dispersive X-ray spectroscopy
  • Alloy No. 1 in which the total concentration of unavoidable impurities excluding gas components O, H, C, N, and S exceeds 100 mass ppm. At 102, the semi-softening point temperature exceeded 200.degree. Alloy No. In Comparative Example 102 in which the heat treatment temperature is 100 ° C. using Comparative Example 102, Comparative Example 122 in which the heat treatment temperature is 125 ° C., Comparative Example 142 in which the heat treatment temperature is 150 ° C., and Comparative Example 162 in which the heat treatment temperature is 175 ° C. The residual resistance ratio (RRR) was also less than 50. Alloy No. In the comparative example 182 which made heat processing temperature 500 degreeC using 102, Vickers hardness became less than 50 Hv.
  • alloy No. 1 which is the composition range of the present invention.
  • the semi-softening point temperature was 200 ° C. or less.
  • one or two or more additional elements selected from Ca, Sr, Ba, and rare earth elements and one or two selected from S, Se, and Te. It was confirmed that compound particles containing a species or more of elements were present.
  • a superconducting stabilizer having a low recrystallization temperature and high hardness and suitable for use in an environment of high magnetic field force, a superconducting wire comprising the superconducting stabilizer And a superconducting coil comprising the superconducting wire can be provided. Therefore, the present invention can be used industrially.

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Abstract

超伝導線に用いられる超伝導安定化材であって、Ｃａ，Ｓｒ，Ｂａ，希土類元素から選択される１種又は２種以上の添加元素を合計で３質量ｐｐｍ以上１００質量ｐｐｍ以下の範囲内で含有し、残部がＣｕ及び不可避不純物とされた銅材からなり、ガス成分であるＯ，Ｈ，Ｃ，Ｎ，Ｓを除く前記不可避不純物の濃度の総計が５質量ｐｐｍ以上１００質量ｐｐｍ以下とされており、半軟化点温度が２００℃以下、ビッカース硬さが５５Ｈｖ以上、残留抵抗比（ＲＲＲ）が５０以上５００以下である。

Description

超伝導安定化材、超伝導線及び超伝導コイル
　本発明は、超伝導線に用いられる超伝導安定化材、この超伝導安定化材を備えた超伝導線、及び、この超伝導線からなる超伝導コイルに関する。
　本願は、２０１７年１０月３０日に、日本に出願された特願２０１７－２０９２０７号に基づき優先権を主張し、その内容をここに援用する。
　超伝導線は、例えばＭＲＩ、ＮＭＲ、粒子加速器、リニアモーターカー、および電力貯蔵装置などの分野で使用されている。前記超伝導線は、Ｎｂ－Ｔｉ合金、Ｎｂ３Ｓｎなどの超伝導体からなる複数の素線を、超伝導安定化材を介在させて束ねた多芯構造を有している。超伝導体と超伝導安定化材とを積層したテープ状の超伝導線も提供されている。さらに安定性と安全性を高めるために、純銅からなるチャネル部材を備えた超伝導線も提供されている。
　上述の超伝導線では、超伝導体の一部において超伝導状態が破れた場合には、抵抗が部分的に大きく上昇して超伝導体の温度が上昇し、超伝導体全体が臨界温度以上になって常伝導状態に転移するおそれがある。そこで、超伝導線では、銅などの比較的抵抗の低い超伝導安定化材を、超伝導体に接触するように配置しており、超伝導状態が部分的に破れた場合には、超伝導体を流れていた電流を超伝導安定化材に一時的に迂回させておき、その間に超伝導体を冷却して超伝導状態に復帰させるような構造とされている。
　この種の超伝導線は、Ｎｂ－Ｔｉ、Ｎｂ３Ｓｎ合金に代表される超伝導体を含む素線と、前記素線と接触するように加工された銅材からなる超伝導安定化材を有し、複数の超伝導体を含む素線と超伝導安定化材を１つの構造体となる様に加工が施される。前記加工は、押出し、圧延、伸線、引抜き、及びツイストを含む方法により行われる。
　上述の超伝導安定化材においては、電流を効率良く迂回させるために、極低温での抵抗が十分に低いことが求められる。極低温での電気抵抗を示す指標としては、残留抵抗比（ＲＲＲ）が広く用いられる。この残留抵抗比（ＲＲＲ）は、常温（２９３Ｋ）での抵抗ρ２９３Ｋと液体ヘリウム温度（４．２Ｋ）での抵抗ρ４．２Ｋとの比ρ２９３Ｋ／ρ４．２Ｋであり、この残留抵抗比（ＲＲＲ）が高いほど超伝導安定化材として優れた性能を発揮する。
　高い残留抵抗比（ＲＲＲ）を有する銅材料としては、不純物元素を極限まで低減した純度９９．９９９９ｍａｓｓ％以上の極高純度銅（６ＮＣｕ）等が挙げられる。
　特許文献１には、特定の元素（Ｆｅ，Ｐ，Ａｌ，Ａｓ，Ｓｎ及びＳ）の含有量を規定した不純物濃度が非常に低い高純度銅が提案されている。
　特許文献２では、酸素濃度の低い高純度銅にＺｒを微量添加したＣｕ合金が提案されている。
　しかしながら、不純物元素を極限まで低減した超高純度銅では、銅を高純度化するために製造プロセスが非常に複雑となり、製造コストが大幅に上昇してしまうといった問題があった。
　特許文献１では、特定の元素（Ｆｅ，Ｐ，Ａｌ，Ａｓ，Ｓｎ及びＳ）の含有量を０．１ｐｐｍ未満に限定しているが、これらの元素を０．１ｐｐｍ未満にまで低減することは容易ではなく、やはり製造プロセスが複雑となるといった問題があった。
　特許文献２では、酸素及びＺｒの含有量を規定しているが、酸素及びＺｒの含有量を制御することは難しく、高い残留抵抗比（ＲＲＲ）を有する銅合金を安定して製造することが困難であるといった問題があった。
　特許文献３には、Ｃａ，Ｓｒ，Ｂａ，希土類元素から選択される１種又は２種以上の添加元素を添加することによって、純度を必要以上に高くすることなく、残留抵抗比（ＲＲＲ）が十分に高い銅材料を得る技術が提供されている。
特開２０１１－２３６４８４号公報 特開平０５－０２５５６５号公報 特開２０１６－１２５１１５号公報
　ところで、上述の超伝導安定化材では、超伝導線等の伸線加工で大きく変形することにより、実質的な加工組織となって、転位などの格子欠陥が著しく増加し、結果として抵抗が増加することになり、残留抵抗比（ＲＲＲ）が低下することがあった。このため、加工後に熱処理を行うことで再結晶組織として母相中の格子欠陥を十分に低減することにより、残留抵抗比（ＲＲＲ）を回復させる必要がある。
　例えばＮｂ－Ｔｉ系の超伝導体では、熱処理温度が高すぎると再結晶によって超伝導体の特性が低下するおそれがあるため、２００℃以下といった低温条件で熱処理を行うことがある。上述の超伝導安定化材では、２００℃以下の低温条件でも十分に母相中の格子欠陥が低減されること、すなわち、再結晶温度が低いものが求められる。
　最近では、超伝導線に対して、従来よりも高磁場力で使用することが求められる。高磁場力の環境で使用した場合には、超伝導線が微小に動いて振動し、摩擦熱が生じ、超伝導状態が破れてしまうおそれがあった。このため、高磁場力環境下で使用される超伝導安定化材では、高磁場力の環境下でも振動が発生しないように高い硬度が要求される。
　本発明は、前述した事情に鑑みてなされたものであって、再結晶温度が低く、かつ、高い硬度を有し、高磁場力の環境下での使用に適した超伝導安定化材、この超伝導安定化材を備えた超伝導線、及び、この超伝導線からなる超伝導コイルを提供することを目的とする。
　本発明の超伝導安定化材は、超伝導線に用いられる超伝導安定化材であって、Ｃａ，Ｓｒ，Ｂａ，希土類元素から選択される１種又は２種以上の添加元素を合計で３質量ｐｐｍ以上１００質量ｐｐｍ以下の範囲内で含有し、残部がＣｕ及び不可避不純物とされた銅材からなり、ガス成分であるＯ，Ｈ，Ｃ，Ｎ，Ｓを除く前記不可避不純物の濃度の総計が５質量ｐｐｍ以上１００質量ｐｐｍ以下とされており、半軟化点温度が２００℃以下、ビッカース硬さが５５Ｈｖ以上、残留抵抗比（ＲＲＲ）が５０以上５００以下である。
　上述の構成の超伝導安定化材によれば、銅材にＣａ，Ｓｒ，Ｂａ，希土類元素から選択される１種又は２種以上の添加元素を合計で３質量ｐｐｍ以上１００質量ｐｐｍ以下の範囲内で含有させているので、銅中のＳ，Ｓｅ，Ｔｅが化合物として固定され、残留抵抗比（ＲＲＲ）を向上できる。
　また、ガス成分であるＯ，Ｈ，Ｃ，Ｎ，Ｓを除く前記不可避不純物の濃度の総計が５質量ｐｐｍ以上１００質量ｐｐｍ以下とされているので、過度に銅の高純度化を図る必要がなく、製造プロセスが簡易となり、製造コストを低減できる。
　本発明の超伝導安定化材では、半軟化点温度が２００℃以下とされているので、２００℃以下の低温条件で熱処理を実施した場合であっても、再結晶によって母相中の格子欠陥を十分に低減することができ、残留抵抗比（ＲＲＲ）を十分に回復できる。
　さらに、ビッカース硬さが５５Ｈｖ以上とされているので、高磁場力の環境下で使用した場合であっても、超伝導線が振動することを抑制でき、摩擦熱の発生を抑制できる。
　また、残留抵抗比（ＲＲＲ）が５０以上５００以下とされているので、極低温での抵抗値が十分に低く、超伝導体の超伝導状態が破れた際に電流を十分に迂回させることができ、超伝導安定化材として特に優れている。
　本発明の超伝導安定化材では、前記不可避不純物であるＦｅの含有量が１０質量ｐｐｍ以下、Ｎｉの含有量が１０質量ｐｐｍ以下、Ａｓの含有量が５質量ｐｐｍ以下、Ａｇの含有量が５０質量ｐｐｍ以下、Ｓｎの含有量が４質量ｐｐｍ以下、Ｓｂの含有量が４質量ｐｐｍ以下、Ｐｂの含有量が６質量ｐｐｍ以下、Ｂｉの含有量が２質量ｐｐｍ以下、Ｐの含有量が３質量ｐｐｍ以下とされていることが好ましい。不可避不純物の中でも、Ｆｅ，Ｎｉ，Ａｓ，Ａｇ，Ｓｎ，Ｓｂ，Ｐｂ，Ｂｉ，Ｐといった特定不純物の元素は、残留抵抗比（ＲＲＲ）を低下させる作用を有している。これらの元素の含有量を上述のように規定することで、確実に残留抵抗比（ＲＲＲ）を向上できる。
　本発明の超伝導安定化材では、Ｓ，Ｓｅ，Ｔｅの合計含有量（Ｘ質量ｐｐｍ）と、Ｃａ，Ｓｒ，Ｂａ，希土類元素から選択される１種又は２種以上の添加元素の合計含有量（Ｙ質量ｐｐｍ）との比Ｙ／Ｘが、０．５≦Ｙ／Ｘ≦２０の範囲内とされていることが好ましい。この場合、Ｓ，Ｓｅ，Ｔｅの合計含有量（Ｘ質量ｐｐｍ）と、Ｃａ，Ｓｒ，Ｂａ，希土類元素から選択される１種又は２種以上の添加元素の合計含有量（Ｙ質量ｐｐｍ）との比Ｙ／Ｘが上述の範囲内とされているので、銅中のＳ，Ｓｅ，Ｔｅを化合物として確実に固定することができ、Ｓ，Ｓｅ，Ｔｅによる残留抵抗比（ＲＲＲ）の低下を確実に抑制することが可能となる。
　本発明の超伝導安定化材では、Ｃａ，Ｓｒ，Ｂａ，希土類元素から選択される１種又は２種以上の添加元素とＳ，Ｓｅ，Ｔｅから選択される１種又は２種以上の元素とを含む化合物が存在していることが好ましい。この場合、銅中に存在するＳ，Ｓｅ，Ｔｅが、Ｃａ，Ｓｒ，Ｂａ，希土類元素から選択される１種又は２種以上の添加元素との化合物によって確実に固定されており、Ｓ，Ｓｅ，Ｔｅによる残留抵抗比（ＲＲＲ）の低下を確実に抑制できる。
　本発明の超伝導線は、超伝導体を含む素線と、上述の超伝導安定化材と、を備えている。この超伝導線では、上述のように、高い残留抵抗比（ＲＲＲ）を有するとともに硬度の高い超伝導安定化材を備えているので、超伝導体の超伝導状態が破れた場合であっても、超伝導体を流れている電流を超伝導安定化材に確実に迂回させることができ、超伝導体全体に常伝導状態が伝播してしまうことを抑制できる。高磁場力の環境下で使用した場合であっても、超伝導線が振動することを抑制でき、摩擦熱の発生を抑制できる。
　本発明の超伝導コイルは、上述の超伝導線が巻枠の周面に巻回されてなる巻線部を備えた構造を有する。この超伝導コイルでは、上述のように、高い残留抵抗比（ＲＲＲ）を有するとともに硬度の高い超伝導安定化材を備えた超伝導線を用いているので、安定して使用することが可能となる。高磁場力の環境下で使用した場合であっても、超伝導線が振動することを抑制でき、摩擦熱の発生を抑制できる。
　本発明によれば、再結晶温度が低く、かつ、高い硬度を有し、高磁場力の環境下での使用に適した超伝導安定化材、この超伝導安定化材を備えた超伝導線、及び、この超伝導線からなる超伝導コイルを提供できる。
本発明の一実施形態である超伝導安定化材を備えた超伝導線の横断面図である。 図１に示す超伝導線に用いられるフィラメントの縦断面図である。 本発明の他の実施形態である超伝導安定化材を備えた超伝導線の縦断面図である。 本発明の他の実施形態である超伝導安定化材とチャネル部材とを備えた超伝導線の横断面図である。 本発明例２の超伝導安定化材のＳＥＭ観察結果を示す写真である。 本発明例２の超伝導安定化材の分析結果を示すグラフである。 本発明例１４の超伝導安定化材のＳＥＭ観察結果を示す写真である。 本発明例１４の超伝導安定化材の分析結果を示すグラフである。 本発明の一実施形態である超伝導コイルを示す斜視図である。
　本発明の一実施形態である超伝導安定化材２０及び超伝導線１０について、添付した図面を参照して説明する。
　図１に示すように、本実施形態における超伝導線１０は、コア部１１と、このコア部１１の外周側に配置された複数のフィラメント１２と、これら複数のフィラメント１２の外周側に配置される外殻部１３とを備えている。
　上述のフィラメント１２は、図１及び図２に示すように、超伝導体からなる素線１５を超伝導安定化材２０によって被覆した構造とされている。この例では、個々の素線１５は同一径の断面円形であり、超伝導安定化材２０はそれぞれ素線１５を同心状に取り囲んで、断面が同一径の正六角形状をなしている。この例のコア部１１は複数のコア素線で構成され、各コア素線はフィラメント１２とほぼ同じ六角形の断面形状をなし、互いに隙間無く配列されている。外殻部１３は、コア部１１とフィラメント１２の集合体をこの集合体と同心状に包囲し、断面は円形である。ただし、本発明はこの例の形状に限定されない。
　超伝導安定化材２０は、図２に示すように、超伝導体からなる素線１５の一部において超伝導状態が破れて常伝導領域Ａが発生した場合に、超伝導体からなる素線１５を流れる電流Ｉを一時的に迂回させる。コア部１１と外殻部１３についても、超伝導安定化材として上記の役割を有することがある。この場合には、コア部１１及び外殻部１３についても、本発明の超伝導安定化材を用いることが好ましい。コア部１１と外殻部１３に超伝導安定化効果を求めない場合、これらは通常の高純度銅など、他の導電材料で形成されていてもよい。
　超伝導安定化材２０および超伝導安定化材としての役割を有する場合のコア部１１と外殻部１３は、Ｃａ，Ｓｒ，Ｂａ，希土類元素から選択される１種又は２種以上の添加元素を合計で３質量ｐｐｍ以上１００質量ｐｐｍ以下の範囲内で含有し、残部がＣｕ及び不可避不純物とされた組成の銅材とされている。
　超伝導安定化材２０および超伝導安定化材としての役割を有する場合のコア部１１と外殻部１３においては、ガス成分であるＯ，Ｈ，Ｃ，Ｎ，Ｓを除く不可避不純物の濃度の総計が５質量ｐｐｍ以上１００質量ｐｐｍ以下とされている。
　超伝導安定化材２０および超伝導安定化材としての役割を有する場合のコア部１１と外殻部１３では、半軟化点温度が２００℃以下、ビッカース硬さが５５Ｈｖ以上、残留抵抗比（ＲＲＲ）が５０以上５００以下とした特性を有している。
　より好ましくは、超伝導安定化材２０および超伝導安定化材としての役割を有する場合のコア部１１と外殻部１３は、不可避不純物であるＦｅの含有量が１０質量ｐｐｍ以下、Ｎｉの含有量が１０質量ｐｐｍ以下、Ａｓの含有量が５質量ｐｐｍ以下、Ａｇの含有量が５０質量ｐｐｍ以下、Ｓｎの含有量が４質量ｐｐｍ以下、Ｓｂの含有量が４質量ｐｐｍ以下、Ｐｂの含有量が６質量ｐｐｍ以下、Ｂｉの含有量が２質量ｐｐｍ以下、Ｐの含有量が３質量ｐｐｍ以下とされていてもよい。
　より好ましくは、超伝導安定化材２０および超伝導安定化材としての役割を有する場合のコア部１１と外殻部１３では、Ｓ，Ｓｅ，Ｔｅの合計含有量（Ｘ質量ｐｐｍ）と、Ｃａ，Ｓｒ，Ｂａ，希土類元素から選択される１種又は２種以上の添加元素の合計含有量（Ｙ質量ｐｐｍ）との比Ｙ／Ｘが、０．５≦Ｙ／Ｘ≦２０の範囲内とされていてもよい。
　超伝導安定化材２０および超伝導安定化材としての役割を有する場合のコア部１１と外殻部１３では、Ｃａ，Ｓｒ，Ｂａ，希土類元素から選択される１種又は２種以上の添加元素とＳ，Ｓｅ，Ｔｅから選択される１種又は２種以上の元素とを含む化合物が存在している。
　上述のように成分組成、半軟化温度、硬さ、残留抵抗比（ＲＲＲ）化合物の有無、を規定した理由について以下に説明する。
（Ｃａ，Ｓｒ，Ｂａ，希土類元素から選択される１種又は２種以上の添加元素）
　銅に含まれる不可避不純物のうちＳ，Ｓｅ，Ｔｅは、銅中に固溶することによって残留抵抗比（ＲＲＲ）を大きく低下させる元素である。このため、残留抵抗比（ＲＲＲ）を向上させるためには、これらＳ，Ｓｅ，Ｔｅの影響を排除する必要がある。
　Ｃａ，Ｓｒ，Ｂａ，希土類元素から選択される１種又は２種以上の添加元素は、Ｓ，Ｓｅ，Ｔｅと反応性が高い元素であることから、Ｓ，Ｓｅ，Ｔｅと化合物を生成することによって、これらＳ，Ｓｅ，Ｔｅが銅中に固溶することを抑制することが可能となる。これにより、超伝導安定化材２０および超伝導安定化材としての役割を有する場合のコア部１１と外殻部１３の残留抵抗比（ＲＲＲ）を十分に向上させることができる。
　Ｃａ，Ｓｒ，Ｂａ，希土類元素から選択される１種又は２種以上の添加元素は、銅中に固溶しにくい元素であり、さらに銅に固溶しても残留抵抗比（ＲＲＲ）を低下させる作用が小さいことから、Ｓ，Ｓｅ，Ｔｅの含有量に対して過剰に添加した場合であっても、超伝導安定化材２０および超伝導安定化材としての役割を有する場合のコア部１１と外殻部１３の残留抵抗比（ＲＲＲ）が大きく低下することはない。
　Ｃａ，Ｓｒ，Ｂａ，希土類元素から選択される１種又は２種以上の添加元素の含有量が３質量ｐｐｍ未満では、Ｓ，Ｓｅ，Ｔｅを固定する作用効果を十分に奏功せしめることができないおそれがある。一方、Ｃａ，Ｓｒ，Ｂａ，希土類元素から選択される１種又は２種以上の添加元素の含有量が１００質量ｐｐｍを超えると、これらの添加元素の粗大な析出物等が生成して加工性が劣化するおそれがある。
　以上のことから、本実施形態では、Ｃａ，Ｓｒ，Ｂａ，希土類元素から選択される１種又は２種以上の添加元素の含有量を３質量ｐｐｍ以上１００質量ｐｐｍ以下の範囲内に規定している。
　Ｓ，Ｓｅ，Ｔｅを確実に固定するためには、Ｃａ，Ｓｒ，Ｂａ，希土類元素から選択される１種又は２種以上の添加元素の含有量の下限を３．５質量ｐｐｍ以上とすることが好ましく、４．０質量ｐｐｍ以上とすることがさらに好ましい。一方、加工性の低下を確実に抑制するためには、Ｃａ，Ｓｒ，Ｂａ，希土類元素から選択される１種又は２種以上の添加元素の含有量の上限を８０質量ｐｐｍ以下にすることが好ましく、５０質量ｐｐｍ以下とすることがさらに好ましく、３０質量ｐｐｍ以下とすることがより好ましい。
（ガス成分を除く不可避不純物元素）
　ガス成分（Ｏ，Ｈ，Ｃ，Ｎ，Ｓ）を除く不可避不純物については、その濃度を低くすることで残留抵抗比（ＲＲＲ）が向上する。一方、不可避不純物の濃度を必要以上に低減しようとすると、製造プロセスが複雑となって製造コストが大幅に上昇してしまう。本実施形態では、ガス成分（Ｏ，Ｈ，Ｃ，Ｎ，Ｓ）を除く不可避不純物の濃度を総計で５質量ｐｐｍ以上１００質量ｐｐｍ以下の範囲内に設定している。
　ガス成分（Ｏ，Ｈ，Ｃ，Ｎ，Ｓ）を除く不可避不純物の濃度を総計で５質量ｐｐｍ以上１００質量ｐｐｍ以下の範囲内とするために、原料としては、純度９９～９９．９９９９質量％の高純度銅や無酸素銅（Ｃ１０１００，Ｃ１０２００）を用いることができる。ただし、Ｏが高濃度であると、Ｃａ，Ｓｒ，Ｂａ，希土類元素がＯと反応してしまうため、Ｏ濃度を２０質量ｐｐｍ以下とすることが好ましく、更に好ましくは１０質量ｐｐｍ以下である。より好ましくは５質量ｐｐｍ以下である。
　製造コストの上昇を確実に抑制するためには、不可避不純物の下限を７質量ｐｐｍ以上とすることが好ましく、１０質量ｐｐｍ以上とすることがさらに好ましい。一方、残留抵抗比（ＲＲＲ）を確実に向上させるためには、不可避不純物の上限を９０質量ｐｐｍ以下とすることが好ましく、８０質量ｐｐｍ以下とすることがさらに好ましい。
　本実施形態における不可避不純物は、Ｆｅ，Ｎｉ，Ａｓ，Ａｇ，Ｓｎ，Ｓｂ，Ｐｂ，Ｂｉ，Ｐ，Ｌｉ，Ｂｅ，Ｂ，Ｆ，Ｎａ，Ｍｇ，Ａｌ，Ｓｉ，Ｃｌ，Ｋ，Ｔｉ，Ｖ，Ｃｒ，Ｍｎ，Ｎｂ，Ｃｏ，Ｚｎ，Ｇａ，Ｇｅ，Ｂｒ，Ｒｂ，Ｚｒ，Ｍｏ，Ｒｕ，Ｐｄ，Ｃｄ，Ｉｎ，Ｉ，Ｃｓ，Ｈｆ，Ｔａ，Ｗ，Ｒｅ，Ｏｓ，Ｉｒ，Ｐｔ，Ａｕ，Ｈｇ，Ｔｌ，Ｔｈ、Ｕである。
（Ｆｅ，Ｎｉ，Ａｓ，Ａｇ，Ｓｎ，Ｓｂ，Ｐｂ，Ｂｉ，Ｐ）
　不可避不純物のうちＦｅ，Ｎｉ，Ａｓ，Ａｇ，Ｓｎ，Ｓｂ，Ｐｂ，Ｂｉ，Ｐといった特定不純物の元素は、残留抵抗比（ＲＲＲ）を低下させる作用を有することから、これらの元素の含有量をそれぞれ規定することで、残留抵抗比（ＲＲＲ）の低下を確実に抑制することが可能となる。本実施形態では、Ｆｅの含有量を１０質量ｐｐｍ以下、Ｎｉの含有量を１０質量ｐｐｍ以下、Ａｓの含有量を５質量ｐｐｍ以下、Ａｇの含有量を５０質量ｐｐｍ以下、Ｓｎの含有量を４質量ｐｐｍ以下、Ｓｂの含有量を４質量ｐｐｍ以下、Ｐｂの含有量を６質量ｐｐｍ以下、Ｂｉの含有量を２質量ｐｐｍ以下、Ｐの含有量を３質量ｐｐｍ以下に規定している。
　残留抵抗比（ＲＲＲ）の低下をさらに確実に抑制するためには、Ｆｅの含有量を４．５質量ｐｐｍ以下、Ｎｉの含有量を３質量ｐｐｍ以下、Ａｓの含有量を３質量ｐｐｍ以下、Ａｇの含有量を３８質量ｐｐｍ以下、Ｓｎの含有量を３質量ｐｐｍ以下、Ｓｂの含有量を１．５質量ｐｐｍ以下、Ｐｂの含有量を４．５質量ｐｐｍ以下、Ｂｉの含有量を１．５質量ｐｐｍ以下、Ｐの含有量を１．５質量ｐｐｍ以下に規定することが好ましく、さらには、Ｆｅの含有量を３．３質量ｐｐｍ以下、Ｎｉの含有量を２．２質量ｐｐｍ以下、Ａｓの含有量を２．２質量ｐｐｍ以下、Ａｇの含有量を２８質量ｐｐｍ以下、Ｓｎの含有量を２．２質量ｐｐｍ以下、Ｓｂの含有量を１．１質量ｐｐｍ以下、Ｐｂの含有量を３．３質量ｐｐｍ以下、Ｂｉの含有量を１．１質量ｐｐｍ以下、Ｐの含有量を１．１質量ｐｐｍ以下に規定することが好ましい。
（Ｓ，Ｓｅ，Ｔｅの合計含有量と添加元素の合計含有量との比Ｙ／Ｘ）
　上述のように、Ｃａ，Ｓｒ，Ｂａ，希土類元素から選択される１種又は２種以上の添加元素は、Ｓ，Ｓｅ，Ｔｅといった元素と化合物を生成する。Ｓ，Ｓｅ，Ｔｅの合計含有量と添加元素の合計含有量との比Ｙ／Ｘが０．５未満では、添加元素の含有量が不足し、Ｓ，Ｓｅ，Ｔｅといった元素を十分に固定できなくなるおそれがある。
　一方、Ｓ，Ｓｅ，Ｔｅの合計含有量と添加元素の合計含有量との比Ｙ／Ｘが２０を超えると、Ｓ，Ｓｅ，Ｔｅと反応しない余剰の添加元素が多く存在することになり、加工性が低下するおそれがある。
　以上のことから、本実施形態では、Ｓ，Ｓｅ，Ｔｅの合計含有量と添加元素の合計含有量との比Ｙ／Ｘを０．５以上２０以下の範囲内に規定することが好ましい。
　Ｓ，Ｓｅ，Ｔｅといった元素を化合物として確実に固定するためには、Ｓ，Ｓｅ，Ｔｅの合計含有量と添加元素の合計含有量との比Ｙ／Ｘの下限を０．７５以上とすることが好ましく、１．０以上とすることがさらに好ましい。加工性の低下を確実に抑制するためには、Ｓ，Ｓｅ，Ｔｅの合計含有量と添加元素の合計含有量との比Ｙ／Ｘの上限を１７以下とすることが好ましく、１１以下とすることがさらに好ましい。
（添加元素とＳ，Ｓｅ，Ｔｅから選択される１種又は２種以上の元素とを含む化合物）
　上述のように、Ｃａ，Ｓｒ，Ｂａ，希土類元素から選択される１種又は２種以上の添加元素は、Ｓ，Ｓｅ，Ｔｅといった元素と化合物を生成することにより、Ｓ，Ｓｅ，Ｔｅといった元素が銅中に固溶することを抑制している。よって、Ｃａ，Ｓｒ，Ｂａ，希土類元素から選択される１種又は２種以上の添加元素と、Ｓ，Ｓｅ，Ｔｅから選択される１種又は２種以上の元素と、を含む化合物が存在することにより、残留抵抗比（ＲＲＲ）を確実に向上できる。
　Ｃａ，Ｓｒ，Ｂａ，希土類元素から選択される１種又は２種以上の添加元素とＳ，Ｓｅ，Ｔｅといった元素とを含む化合物が、０．００１個／μｍ２以上の個数密度で存在することにより、確実に残留抵抗比（ＲＲＲ）を向上できる。残留抵抗比（ＲＲＲ）をさらに向上させるためには、化合物の個数密度を０．００５個／μｍ２以上とすることが好ましい。より好ましくは０．００７個／μｍ２以上である。
　本実施形態では、上述の個数密度は粒径０．１μｍ以上の化合物を対象とした。本実施形態では、Ｓ，Ｓｅ，Ｔｅといった元素の含有量が十分に少ないことから、上述の化合物（粒径０．１μｍ以上）の個数密度の上限は０．１個／μｍ２以下となり、さらに好ましくは０．０９個／μｍ２以下である。より好ましくは０．０８個／μｍ２以下である。
（半軟化点温度）
　Ｎｂ－Ｔｉ系の超伝導体からなる素線を備えた超伝導線では、特性を維持するために、２００℃以下といった低温条件で熱処理を行うことが好ましい。このため、超伝導安定材では、２００℃以下の低温条件でも再結晶が十分に進行して、加工時に形成された母相中の格子欠陥を低減し、抵抗値を低下させる必要がある。
　本実施形態では、超伝導安定化材２０の半軟化点温度は２００℃以下としている。超伝導安定化材２０の半軟化点温度は、１７５℃以下であることが好ましく、１６０℃以下であることがさらに好ましい。
　本実施形態では、減面率５０％以上（減面率＝（伸線前の断面面積－伸線後の断面面積）／（伸線前の断面面積）×１００）もしくは圧延率５０％以上（圧延率＝（圧延前の板厚－圧延後の板厚）／（圧延前の板厚）×１００）の冷間塑性加工後の室温でのビッカース硬さＨｖ_（ＣＤ）、５００℃、Ａｒガス雰囲気で１時間保持後、急冷した後、室温で測定したビッカース硬さをＨｖ_５００℃とし
　　Ｈｖ_ｒｅｃｒｙ＝Ｈｖ_５００℃＋（Ｈｖ_（ＣＤ）－Ｈｖ_５００℃）／２となる硬度となるときの急冷前の熱処理温度を半軟化点温度とした。
（ビッカース硬さ）
　超伝導線１０を高磁場力の環境下で使用する場合、超伝導線１０全体の機械的強度が不足していると、フィラメント１２（素線１５、超伝導安定化材２０および超伝導安定化材としての役割を有する場合のコア部１１と外殻部１３）が微小に振動してしまい、これにより摩擦熱が発生し、超伝導状態が破れてしまうおそれがある。
　超伝導線１０の機械的強度を確保するために、超伝導安定化材２０および超伝導安定化材としての役割を有する場合のコア部１１と外殻部１３のビッカース硬さを５５Ｈｖ以上に規定している。
　超伝導安定化材２０および超伝導安定化材としての役割を有する場合のコア部１１と外殻部１３のビッカース硬さは、６０Ｈｖ以上であることが好ましく、６２Ｈｖ以上であることがより好ましく、さらに６５Ｈｖ以上であることが好ましい。
（残留抵抗比（ＲＲＲ））
　超伝導安定化材２０および超伝導安定化材としての役割を有する場合のコア部１１と外殻部１３では、極低温において抵抗値が低く電流を良好に迂回させるためには、残留抵抗比（ＲＲＲ）が高いことが求められる。残留抵抗比（ＲＲＲ）が５０未満では、電流を良好に迂回させることができなくなるおそれがある。一方、残留抵抗比（ＲＲＲ）を５００超えとするためには、比較的高温での熱処理が必要となり、硬さが低くなってしまうおそれがある。
　以上のことから、本実施形態では、超伝導安定化材２０および超伝導安定化材としての役割を有する場合のコア部１１と外殻部１３の残留応力比（ＲＲＲ）を５０以上５００以下の範囲内としている。残留抵抗比（ＲＲＲ）の下限は、１００以上とすることが好ましく、１５０以上とすることがさらに好ましい。残留抵抗比（ＲＲＲ）の上限は、４００以下とすることが好ましく、３５０以下がより好ましく、２５０以下とすることがさらに好ましい。
　超伝導安定化材２０および超伝導安定化材としての役割を有する場合のコア部１１と外殻部１３は、溶解鋳造工程、熱間押し出し等の熱間加工工程、塑性加工工程、熱処理工程、冷間塑性加工工程を含む製造工程によって製造される。
　連続鋳造圧延法（例えばＳＣＲ法）等によって、本実施形態で示した組成の荒引銅線を製造し、これを素材として超伝導安定化材２０および超伝導安定化材としての役割を有する場合のコア部１１と外殻部１３を製造してもよい。この場合、超伝導安定化材２０および超伝導安定化材としての役割を有する場合のコア部１１と外殻部１３の生産効率が向上し、製造コストを大幅に低減することが可能となる。ここでいう連続鋳造圧延法とは、例えばベルト・ホイール式連続鋳造機と連続圧延装置とを備えた連続鋳造圧延設備を用いて、銅荒引線を製造し、この銅荒引線を素材として引抜銅線を製造する工程のことである。
　以上のような構成とされた超伝導安定化材２０および超伝導安定化材としての役割を有する場合のコア部１１と外殻部１３によれば、銅材にＣａ，Ｓｒ，Ｂａ，希土類元素から選択される１種又は２種以上の添加元素を合計で３質量ｐｐｍ以上１００質量ｐｐｍ以下の範囲内で含有させているので、銅中のＳ、Ｓｅ、Ｔｅが化合物として固定され、残留抵抗比（ＲＲＲ）を向上できる。
　ガス成分であるＯ，Ｈ，Ｃ，Ｎ，Ｓを除く不可避不純物の濃度の総計が５質量ｐｐｍ以上１００質量ｐｐｍ以下とされているので、過度に銅の高純度化を図る必要がなく、製造プロセスが簡易となり、製造コストを低減できる。
　実施形態である超伝導安定化材２０および超伝導安定化材としての役割を有する場合のコア部１１と外殻部１３では、半軟化点温度が２００℃以下とされているので、２００℃以下の低温条件で熱処理を実施した場合であっても、再結晶によって母相中の格子欠陥を十分に低減することができ、残留抵抗比（ＲＲＲ）を十分に回復できる。
　実施形態である超伝導安定化材２０および超伝導安定化材としての役割を有する場合のコア部１１と外殻部１３では、ビッカース硬さが５５Ｈｖ以上とされているので、高磁場力の環境下で使用した場合であっても、フィラメント１２（素線１５及び超伝導安定化材２０および超伝導安定化材としての役割を有する場合のコア部１１と外殻部１３）が振動することを抑制でき、摩擦熱の発生を抑制できる。
　実施形態である超伝導安定化材２０では、残留抵抗比（ＲＲＲ）が５０以上５００以下とされているので、極低温での抵抗値が十分に低く、超伝導体の超伝導状態が破れた際に電流を十分に迂回させることができ、超伝導安定化材２０および超伝導安定化材としての役割を有する場合のコア部１１と外殻部１３として特に優れている。
　本実施形態の好ましい例では、残留抵抗比（ＲＲＲ）に影響するＦｅ，Ｎｉ，Ａｓ，Ａｇ，Ｓｎ，Ｓｂ，Ｐｂ，Ｂｉ，Ｐの含有量について、Ｆｅの含有量を１０質量ｐｐｍ以下、Ｎｉの含有量を１０質量ｐｐｍ以下、Ａｓの含有量を５質量ｐｐｍ以下、Ａｇの含有量を５０質量ｐｐｍ以下、Ｓｎの含有量を４質量ｐｐｍ以下、Ｓｂの含有量を４質量ｐｐｍ以下、Ｐｂの含有量を６質量ｐｐｍ以下、Ｂｉの含有量を２質量ｐｐｍ以下、Ｐの含有量を３質量ｐｐｍ以下に規定しているので、確実に超伝導安定化材２０および超伝導安定化材としての役割を有する場合のコア部１１と外殻部１３の残留抵抗比（ＲＲＲ）を向上できる。
　本実施形態の好ましい例では、Ｓ，Ｓｅ，Ｔｅの合計含有量（Ｘ質量ｐｐｍ）と、Ｃａ，Ｓｒ，Ｂａ，希土類元素から選択される１種又は２種以上の添加元素の合計含有量（Ｙ質量ｐｐｍ）との比Ｙ／Ｘが、０．５≦Ｙ／Ｘ≦２０の範囲内とされているので、銅中のＳ，Ｓｅ，Ｔｅを添加元素との化合物として確実に固定することができ、残留抵抗比（ＲＲＲ）の低下を確実に抑制できる。Ｓ，Ｓｅ，Ｔｅと反応しない余剰の添加元素が多く存在せず、加工性を確保できる。
　本実施形態では、Ｃａ，Ｓｒ，Ｂａ，希土類元素から選択される１種又は２種以上の添加元素と、Ｓ，Ｓｅ，Ｔｅから選択される１種又は２種以上の元素と、を含む化合物が存在しているので、銅中に存在するＳ，Ｓｅ，Ｔｅが、Ｃａ，Ｓｒ，Ｂａ，希土類元素から選択される１種又は２種以上の添加元素との化合物によって確実に固定されており、Ｓ，Ｓｅ，Ｔｅによる超伝導安定化材２０および超伝導安定化材としての役割を有する場合のコア部１１と外殻部１３の残留抵抗比（ＲＲＲ）の低下を確実に抑制できる。
　特に本実施形態の好ましい例では、粒径０．１μｍ以上の化合物の個数密度が０．００１個／μｍ２以上とされているので、Ｓ，Ｓｅ，Ｔｅを確実に化合物として固定でき、超伝導安定化材２０の残留抵抗比（ＲＲＲ）を十分に向上させることができる。
　以上、本発明の実施形態である超伝導安定化材及び超伝導線について説明したが、本発明はこれに限定されることはなく、その発明の技術的思想を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。
　例えば、超伝導線１０を構成するコア部１１及び外殻部１３についても、超伝導安定化材２０と同様の組成の銅材によって構成してもよい。
　上述の実施形態では、図１に示すように、複数のフィラメント１２を束ねた構造の超伝導線１０を例に挙げて説明したが、これに限定されることはない。
　例えば図３に示すように、テープ状の基材１１３の上に超伝導体１１５及び超伝導安定化材１２０を積層配置した構造の超伝導線１１０であってもよい。
　図４に示すように、複数のフィラメント１２を束ねた後、純銅からなるチャネル部材２２０に組み込んだ構造の超伝導線２１０であってもよい。この場合、チャネル部材２２０も超伝導安定化材としての役割を有する。
　図７は、本発明の超伝導線、例えば前述の超伝導線１０，１１０，２１０を螺旋状に巻回してなるコイルＣである。この例のコイルＣは断面円形でほぼ隙間無く巻回され、中空であるが、本発明はこれに限定されず、断面四角形や断面楕円形などであってもよいし、何らかの非磁性体からなる芯材またはボビンに超伝導線が巻回されていてもよい。超伝導線は隙間無く巻回されていても、所定の隙間を空けて巻回されていてもよい。コイルＣのサイズも巻回数も限定されず、使用目的に応じて適宜設定される。
　以下に、本発明の効果を確認すべく行った確認実験の結果について説明する。
　本実施例では、研究室実験として、純度９９．９９質量％以上９９．９９９９質量％未満の高純度銅及びＣａ，Ｓｒ，Ｂａ，希土類元素の母合金を原料として用いて、表１記載の組成となるように調整した。Ｆｅ，Ｎｉ，Ａｓ，Ａｇ，Ｓｎ，Ｓｂ，Ｐｂ，Ｂｉ，Ｐ及びその他の不純物については、純度９９．９質量％以上のＦｅ，Ｎｉ，Ａｓ，Ａｇ，Ｓｎ，Ｓｂ，Ｐｂ，Ｂｉ，Ｐと純度９９．９質量％の純銅とから各々の元素の母合金を作成し、その母合金を用いて調整した。合金Ｎｏ．１７では、希土類元素としてミッシュメタル（ＭＭ）を添加した。
　まず、高純度銅をＮ２＋ＣＯの還元性ガス雰囲気中で電気炉を用いて溶解し、その後、各種添加元素及び不純物の母合金を添加して所定濃度に調製し、所定の鋳型に鋳造することにより、直径：６５ｍｍ×長さ：１８０ｍｍの円柱状のインゴットを得た。このインゴットに対して８４０℃で熱間溝圧延を施して直径８ｍｍの熱延線材とし、この熱延線材から冷間引抜きにより直径２．０ｍｍの細線を成形した。
　この細線に、Ａｒガス雰囲気下で表２～４に示す熱処理温度で１時間保持の条件で熱処理を施すことにより、評価用線材を製造した。本実施例では、溶解鋳造の過程において不純物元素の混入も認められた。これらの評価用線材を用いて、以下の項目について評価した。
（組成分析）
　ガス成分を除く元素について、１０質量ｐｐｍ未満の元素の場合はグロー放電質量分析法（ＧＤ－ＭＳ）、１０質量ｐｐｍ以上の元素の場合は誘導結合プラズマ発光分光分析法（ＩＣＰ－ＭＳ）を用いた。Ｓ，Ｏの分析には赤外線吸収法（ＩＲ）を用いた。ＧＤ－ＭＳでは、評価用線材から長さ２０ｍｍの試験片を作成し、酸洗後に、この試験片を横たえてビームを照射し、試験片の表面を分析した。これにより、１０質量ｐｐｍ未満の含有量である元素を同時に測定した。ＩＣＰ－ＭＳでは、評価用線材から長さ４００ｍｍの試験片を作成し、酸洗後に、この試験片を完全に溶解して分析を行った。これにより、１０質量ｐｐｍ以上の含有量である元素を同時に測定した。ＩＲでは、評価用線材から長さ５０ｍｍの試験片を作成し、酸洗後に、この試験片を完全に溶解してＳ，Ｏそれぞれについて分析を行った。評価結果を表１に示す。
（ビッカース硬さ）
　マイクロビッカース硬さ試験機で、ＪＩＳ　Ｚ　２２４４：２００９に準拠して、試験力０．００５１Ｎ（５０ｇ）、保持時間１０秒の条件でビッカース硬さを測定した。具体的には、評価用線材から長さ１０ｍｍの試験片を作成し、樹脂に垂直に埋め込んで、試験片の端面を研磨し、得られた端面の中心点と、この中心点から回転角９０°毎に延びる４本の半径の各中心点の合計５点において、前記条件でビッカース硬さを測定し、その平均値を求めた。評価結果を表２～４に示す。
（半軟化点温度）
　冷間伸線後の線材から測定用試料を採取し、上記と同じ方法で室温のビッカース硬さを測定するとともに、及び、５０℃から５００℃まで２５℃間隔で熱処理温度を規定し、この熱処理温度でＡｒガス雰囲気下１時間保持後、急冷し、上記と同じ方法で室温でのビッカース硬さを測定した。室温でのビッカース硬さと急冷前の熱処理温度のグラフを作成し、得られたグラフから半軟化点温度を求めた。評価結果を表１に示す。
（残留抵抗比（ＲＲＲ））
　四端子法にて、２９３Ｋでの電気比抵抗（ρ２９３Ｋ）および液体ヘリウム温度（４．２Ｋ）での電気比抵抗（ρ４．２Ｋ）を測定し、ＲＲＲ＝ρ２９３Ｋ／ρ４．２Ｋを算出した。具体的には、評価用線材から長さ２００ｍｍの試験片を作成し、酸洗後に、端子間距離（四端子法の内側の端子間の距離）が１００ｍｍとなる条件で、電気比抵抗（ρ293Ｋ）および電気比抵抗（ρ４．２Ｋ）を測定し、ＲＲＲ＝ρ２９３Ｋ／ρ４．２Ｋを算出した。評価結果を表２～４に示す。
（化合物粒子観察）
　Ｃａ，Ｓｒ，Ｂａ，希土類元素から選択される１種又は２種以上の添加元素と、Ｓ，Ｓｅ，Ｔｅのうち１種又は２種以上と、を含む化合物粒子の有無を確認するために、ＳＥＭ（走査型電子顕微鏡）を用いて粒子観察し、この化合物粒子のＥＤＸ分析（エネルギー分散型Ｘ線分光法）を実施した。本発明例２の化合物のＳＥＭ観察結果を図５Ａに示し、ＥＤＸ分析結果を図５Ｂに示す。本発明例１４の化合物のＳＥＭ観察結果を図６Ａに示し、ＥＤＸ分析結果を図６Ｂに示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000002
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000003
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000004
　比較例１～１９は、本発明の組成範囲である合金Ｎｏ．１～１９を用いているが、熱処理温度が５００℃と高温であったため、ビッカース硬さが５０Ｈｖ未満となった。
　Ｃａ，Ｓｒ，Ｂａ，希土類元素から選択される１種又は２種以上の添加元素を添加しなかった合金Ｎｏ．１０１では、半軟化点温度が２００℃を超えていた。合金Ｎｏ．１０１を用いて熱処理温度を１００℃とした比較例１０１、熱処理温度を１２５℃とした比較例１２１、熱処理温度を１５０℃とした比較例１４１、熱処理温度を１７５℃とした比較例１６１では、いずれも残留抵抗比（ＲＲＲ）が５０未満となった。合金Ｎｏ．１０１を用いて熱処理温度を５００℃とした比較例１８１では、ビッカース硬さが５０Ｈｖ未満となった。
　ガス成分であるＯ，Ｈ，Ｃ，Ｎ，Ｓを除く不可避不純物の濃度の総計が１００質量ｐｐｍを超える合金Ｎｏ．１０２では、半軟化点温度が２００℃を超えていた。合金Ｎｏ．１０２を用いて熱処理温度を１００℃とした比較例１０２、熱処理温度を１２５℃とした比較例１２２、熱処理温度を１５０℃とした比較例１４２、熱処理温度を１７５℃とした比較例１６２では、いずれも残留抵抗比（ＲＲＲ）が５０未満となった。合金Ｎｏ．１０２を用いて熱処理温度を５００℃とした比較例１８２では、ビッカース硬さが５０Ｈｖ未満となった。
　Ｃａの添加量が５０６質量ｐｐｍと本発明の範囲を超えた合金Ｎｏ．１０３では、塑性加工中に割れが生じた。このため、その後の評価を中止した。
　これに対して、本発明の組成範囲である合金Ｎｏ．１～１９では、半軟化点温度が２００℃以下であった。合金Ｎｏ．１～１９を用いて熱処理温度を１００℃とした本発明例１～１９、熱処理温度を１２５℃とした本発明例２１～３９、熱処理温度を１５０℃とした本発明例４１～５９、熱処理温度を１７５℃とした本発明例６１～７９では、ビッカース硬さが５０Ｈｖ以上、かつ、残留抵抗比（ＲＲＲ）が５０以上５００以下の範囲内となっていることが確認された。
　図５Ａ～図６Ｂに示すように、本発明例では、Ｃａ，Ｓｒ，Ｂａ，希土類元素から選択される１種又は２種以上の添加元素とＳ，Ｓｅ，Ｔｅから選択される１種又は２種以上の元素とを含む化合物粒子が存在することが確認された。
　以上のことから、本発明例によれば、再結晶温度が低く、かつ、高い硬度を有し、高磁場力の環境下での使用に適した超伝導安定化材を提供できることが確認された。
　本発明によれば、再結晶温度が低く、かつ、高い硬度を有し、高磁場力の環境下での使用に適した超伝導安定化材、この超伝導安定化材を備えた超伝導線、及び、この超伝導線からなる超伝導コイルを提供できる。よって、本発明は産業上の利用が可能である。
１０、１１０、２１０　超伝導線
２０、１２０　超伝導安定化材
Ｃ　超伝導コイル

Claims (6)

  1. 　超伝導線に用いられる超伝導安定化材であって、
    　Ｃａ，Ｓｒ，Ｂａ，希土類元素から選択される１種又は２種以上の添加元素を合計で３質量ｐｐｍ以上１００質量ｐｐｍ以下の範囲内で含有し、残部がＣｕ及び不可避不純物とされた銅材からなり、
    　ガス成分であるＯ，Ｈ，Ｃ，Ｎ，Ｓを除く前記不可避不純物の濃度の総計が５質量ｐｐｍ以上１００質量ｐｐｍ以下とされており、
    　半軟化点温度が２００℃以下、
    　ビッカース硬さが５５Ｈｖ以上、および
    　残留抵抗比（ＲＲＲ）が５０以上５００以下であることを特徴とする超伝導安定化材。
  2. 　前記不可避不純物であるＦｅの含有量が１０質量ｐｐｍ以下、Ｎｉの含有量が１０質量ｐｐｍ以下、Ａｓの含有量が５質量ｐｐｍ以下、Ａｇの含有量が５０質量ｐｐｍ以下、Ｓｎの含有量が４質量ｐｐｍ以下、Ｓｂの含有量が４質量ｐｐｍ以下、Ｐｂの含有量が６質量ｐｐｍ以下、Ｂｉの含有量が２質量ｐｐｍ以下、Ｐの含有量が３質量ｐｐｍ以下とされていることを特徴とする請求項１に記載の超伝導安定化材。
  3. 　Ｓ，Ｓｅ，Ｔｅの合計含有量（Ｘ質量ｐｐｍ）と、Ｃａ，Ｓｒ，Ｂａ，希土類元素から選択される１種又は２種以上の添加元素の合計含有量（Ｙ質量ｐｐｍ）との比Ｙ／Ｘが、０．５≦Ｙ／Ｘ≦２０の範囲内とされていることを特徴とする請求項１又は２に記載の超伝導安定化材。
  4. 　Ｃａ，Ｓｒ，Ｂａ，希土類元素から選択される１種又は２種以上の添加元素とＳ，Ｓｅ，Ｔｅから選択される１種又は２種以上の元素とを含む化合物が存在していることを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の超伝導安定化材。
  5. 　超伝導体を含む素線と、請求項１から４のいずれか一項に記載の超伝導安定化材とを備えていることを特徴とする超伝導線。
  6. 　請求項５に記載の超伝導線が巻枠の周面に巻回されてなる巻線部を備えた構造を有することを特徴とする超伝導コイル。
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