WO2021131166A1 - 超伝導線材、超伝導線材の製造方法およびｍｒｉ装置 - Google Patents

Abstract

本発明は、ＭｇＢ２を用いた超伝導線材において、臨界電流を大きく低下させることなく、曲げ半径を現実的な値まで小さくすることが可能であり、超伝導接続時の阻害因子の除去性と超伝導体の熱的安定性とを両立させることができる超伝導線材、超伝導線材の製造方法、および、これを備えたＭＲＩ装置を提供するものである。超伝導線材（１０）は、ＭｇＢ２のフィラメント（１）と、母材（２）と、高熱膨張金属（３）と、安定化材（４）とを備え、高熱膨張金属（３）は、室温における熱膨張係数がＭｇＢ２および母材（２）（例；鉄、ニオブ等）よりも高い金属（例；ステンレス鋼等）である。製造方法は、混合粉末を第１金属管に充填する工程と、母材（２）となる金属で形成された第１金属管を伸線加工する工程と、第１金属管を高熱膨張金属（３）や安定化材（４）で形成された第２金属管に収納して複合素線を作製する工程と、複合素線を伸線加工する工程と、熱処理する工程とを含む。

Description

超伝導線材、超伝導線材の製造方法およびＭＲＩ装置

　本発明は、二ホウ化マグネシウム（ＭｇＢ_２）を用いた超伝導線材、超伝導線材の製造方法およびＭＲＩ装置に関する。

　ＭＲＩ（Magnetic Resonance Imaging：磁気共鳴イメージング）装置には、強力且つ安定的な磁場を発生させるために、超伝導線材を巻回した超伝導コイルが備えられている。一般的な銅線コイルの許容電流は数Ａ／ｍｍ^２程度であるのに対し、超伝導体を用いた超伝導コイルには、数百Ａ／ｍｍ^２の略減衰しない電流を流せるため、小さな体格のコイルで高磁場が安定的に得られる。

　従来、超伝導コイルには、低温超伝導体であるニオブチタン（ＮｂＴｉ）の線材が広く用いられてきた。ＮｂＴｉ線材を用いた超伝導コイルは、動作温度が約４Ｋと低いため、主に液体ヘリウムによる冷却が行われている。しかし、近年では、液体ヘリウムの需給逼迫が懸念されており、臨界温度が高く、液体ヘリウムを必要としない超伝導体の開発が進められている。

　臨界温度が高い超伝導体としては、ニオブスズ（Ｎｂ_３Ｓｎ）、ビスマス系酸化物、イットリウム系酸化物、二ホウ化マグネシウム（ＭｇＢ_２）等が知られている。ＭｇＢ_２は、臨界温度が約３９Ｋと高く、原料の入手が比較的容易であり、磁気異方性が小さく、軽量で機械的特性にも優れるため、種々の用途への応用が期待されている。

　金属系超伝導体を用いた超伝導コイルの作製法は、ワインド・アンド・リアクト法と、リアクト・アンド・ワインド法とに大別される。ワインド・アンド・リアクト法は、超伝導線材の前駆体をコイル状に巻回した後に熱処理を施す方法である。リアクト・アンド・ワインド法は、熱処理を施した超伝導線材をコイル状に巻回する方法である。

　ＭｇＢ_２を用いた超伝導線材には、許容曲げ半径があり、大きい曲率で曲げると超伝導特性が低下することが知られている。ＭｇＢ_２を用いた超伝導線材のコイル形状への巻回、引き回し等に際して、許容曲げ半径を超える大きな曲げが加えられると、臨界電流や臨界電流密度が極端に低下するため、超伝導磁石の作製等が制約されている。

　特許文献１には、ＭｇＢ_２のフィラメントを用いた超伝導線材として、Ｃｕが中心に位置する超伝導マルチフィラメント線が記載されている（図１参照）。また、バリアが各フィラメントとＣｕを分離する超伝導マルチフィラメント線が記載されている（図２参照）。特許文献１に記載されているように、ＭｇＢ_２を用いた一般的な超伝導線材は、複数のＭｇＢ_２のフィラメントをシースで被覆した多芯線構造とされている。

　非特許文献１には、ＭｇＢ_２の線材に対して、室温で引張り負荷や曲げ負荷を印加したとき、限界ひずみが０．２％程度であったことが記載されている。線材の曲げに伴う超伝導特性の低下は、曲げ外側に引張り負荷が加わり、限界引張ひずみを超過したときに発生すると考えられている。

特開２００８－０９１３２５号公報

Hideki Tanaka et al., "Tensile and Bending Stress Tolerance on Round MgB2 Wire Made By In Situ PIT Process", IEEE TRANSACTIONS ON APPLIED SUPERCONDUCTIVITY, VOL. 28, NO. 4, JUNE 2018

　線材を曲げたときに生じるひずみは、曲げの中立線からの距離に比例する。そのため、ＭｇＢ_２のフィラメントを超伝導線材の中心に配置したり、ＭｇＢ_２のフィラメントを細くしたりすると、ＭｇＢ_２のフィラメントを用いた超伝導線材の許容曲げ半径を小さくすることができる。許容曲げ半径を小さくすると、超伝導線材を大きく曲げたとしても、臨界電流密度が低下し難くなるため、巻回、引き回し等の自由度が高くなる。

　しかし、ＭｇＢ_２のフィラメントを超伝導線材の中心に配置したり、ＭｇＢ_２のフィラメントを細くしたりすると、超伝導線材の断面積に対する超伝導体の面積率が小さくなる。超伝導体の面積率が小さくなると、直線部を含めた全体で臨界電流が小さくなるため、許容曲げ半径を小さくする対策として有効であるとはいえない。

　特に、超伝導磁石等の応用機器では、ソレノイド形状や、レーストラック形状の超伝導コイルが用いられている。このようなコイル形状の場合、コイルの巻線部は、曲げ半径が略一定で比較的大きい値になる。その一方で、超伝導線材の末端が巻線部から引き出される口出し部については、大きく曲げざるを得ない場合が多い。

　例えば、超伝導コイルを電極や他のコイルと接続する場合、コイルの口出し部から引き出した超伝導線材を、コイルの軸方向等に大きく曲げることが望まれる。超伝導線材は、超伝導コイルの巻線部の巻線方向とは異なる方向に、巻線部よりも小さい曲げ半径で曲げられることになる。そのため、コイルの口出し部の付近は、超伝導特性が特に低下し易い部位となる。

　コイルの口出し部から引き出した超伝導線材を、巻線部と同程度の曲げ半径で曲げることも考えられるが、このような引き回しには、広い空間が必要である。超伝導線材の許容曲げ半径が大きく、小さい曲げ半径で曲げることができない場合、超伝導線材を用いた応用機器の大型化が問題となるし、超伝導コイルの形状・接続が制約されてしまう。

　また、ＭＲＩ装置等では、時間的に安定な高磁場が求められるため、複数個の超伝導コイルが互いに超伝導接続される。ＭｇＢ_２のフィラメントを用いた超伝導線材同士を超伝導接続する方法としては、線材間を連結する接続部となるＭｇＢ_２を焼成によって形成する方法がある。各超伝導線材の端部を接続用の容器に挿入し、容器中の端部間に原料粉末を充填して熱処理することにより、ＭｇＢ_２のバルクを介する接続部が形成される。

　このような接続作業に際しては、ＭｇＢ_２の生成を妨げる銅等の阻害因子を、熱処理前に除去しておく必要がある。しかし、特許文献１に記載されているような従来の超伝導線材では、安定化材としての銅が超伝導体よりも中心側に配置されているため、超伝導体の熱的安定性は確保されるものの、阻害因子である銅の除去性が悪くなる。このような構造であると、超伝導接続時に、コアを残しつつ、化学研磨や機械研磨で安定化材を除去するのが困難である。

　そこで、本発明は、ＭｇＢ_２を用いた超伝導線材において、臨界電流を大きく低下させることなく、曲げ半径を現実的な値まで小さくすることが可能であり、超伝導接続時の阻害因子の除去性と超伝導体の熱的安定性とを両立させることができる超伝導線材、超伝導線材の製造方法、および、これを備えたＭＲＩ装置を提供することを目的とする。

　前記課題を解決するために本発明に係る超伝導線材は、ＭｇＢ_２で形成されたフィラメントと、前記フィラメントの外周を覆う母材と、前記母材の外周を覆う高熱膨張金属と、前記高熱膨張金属の外周を覆う超伝導を安定化させる安定化材と、を備え、前記高熱膨張金属は、室温における熱膨張係数が前記ＭｇＢ_２および前記母材よりも高い金属である。

　また、本発明に係る超伝導線材の製造方法は、マグネシウム粉末とホウ素粉末を混合した混合粉末を第１金属管に充填する工程と、前記混合粉末が充填された前記第１金属管を伸線加工する工程と、伸線加工された前記第１金属管を第２金属管に収納して複合素線を作製する工程と、前記複合素線を伸線加工する工程と、伸線加工された前記複合素線を熱処理してＭｇＢ_２を生成させる工程と、を含み、前記第１金属管は、超伝導線材の母材となる金属で形成されており、前記第２金属管は、高熱膨張金属で形成された高熱膨張層と、前記高熱膨張層の外周を覆う安定化材で形成された安定化層と、を有する複合管、または、高熱膨張金属で形成された高熱膨張金属管を安定化材で形成された安定化材管に収納した多重管であり、前記高熱膨張金属は、室温における熱膨張係数が前記ＭｇＢ_２および前記母材となる金属よりも高い金属である。

　また、本発明に係るＭＲＩ装置は、前記の超伝導線材を備えている。

　本発明によると、ＭｇＢ_２を用いた超伝導線材において、臨界電流を大きく低下させることなく、曲げ半径を現実的な値まで小さくすることが可能であり、超伝導接続時の阻害因子の除去性と超伝導体の熱的安定性とを両立させることができる超伝導線材、超伝導線材の製造方法、および、これを備えたＭＲＩ装置を提供することができる。

本発明の実施形態に係る超伝導線材を模式的に示す断面図である。 変形例に係る超伝導線材を模式的に示す断面図である。 安定化材と一体化させた形態の超伝導線材を模式的に示す断面図である。 超伝導線材同士の接続部を模式的に示す斜視図である。 安定化部材が付加された超伝導線材同士の接続部を模式的に示す斜視図である。 磁気共鳴イメージング（ＭＲＩ）装置の構成を示す図である。

　以下、本発明の一実施形態に係る超伝導線材、超伝導線材の製造方法、および、これを備えたＭＲＩ装置について、図を参照しながら説明する。なお、以下の各図において、共通する構成については同一の符号を付して重複した説明を省略する。

＜超伝導線材＞
　図１は、本発明の実施形態に係る超伝導線材を模式的に示す断面図である。
　図１に示すように、本実施形態に係る超伝導線材１０は、ＭｇＢ_２のフィラメント１と、フィラメント１と共にコアを形成する母材２と、コアを覆うシースを形成しており、フィラメント１に圧縮残留応力を付与するための高熱膨張金属３と、コアを覆うシースを形成しており、フィラメント１の超伝導を安定化させる安定化材４と、を備えている。

　フィラメント１は、超伝導体であるＭｇＢ_２で形成される。ＭｇＢ_２のフィラメント１は、パウダーインチューブ（Powder In Tube：ＰＩＴ）法によって形成される。ＰＩＴ法は、原料粉末を金属管に充填し、金属管に伸線加工を施して線材を作製する方法である。フィラメント１の形成にＰＩＴ法が用いられるため、母材２の大半は、フィラメント１を収納した不図示の金属管によって形成される。

　ＰＩＴ法としては、ex situ法とin situ法がある。ex situ法は、ＭｇＢ_２を金属管に充填し、金属管を伸線加工した後に、必要に応じて熱処理を施す方法である。in situ法は、原料となるマグネシウム粉末とホウ素粉末とを金属管に充填し、金属管を伸線加工した後に、熱処理を施してＭｇＢ_２を生成させる方法である。

　ＭｇＢ_２のフィラメント１を形成する方法としては、ex situ法およびin situ法のいずれを用いてもよいが、in situ法を用いることが好ましい。in situ法によると、相互の結合が多いＭｇＢ_２を、比較的低温の熱処理で生成させることができる。低温でＭｇＢ_２を焼成すると、ピンニングセンタとなる粒界の密度が増加するため、超伝導線材１０の臨界電流密度等を向上させることができる。

　フィラメント１は、ＭｇＢ_２に加え、炭素等の不純物の元素を含むことができる。フィラメント１の作製時に、原料粉末に炭素源等の添加剤を添加すると、ＭｇＢ_２のＢを元素置換させて、臨界電流や臨界磁場を向上させることができる。炭素源としては、Ｂ_４Ｃ、ＳｉＣ等の無機炭素化合物や、ベンゼン、ナフタレン、コロネン、アントラセン等の炭化水素や、ステアリン酸等の有機酸や、有機酸のマグネシウム塩等を用いることができる。

　母材２は、超伝導線材１０の長さ方向にわたって、フィラメント１の外周を覆うように設けられる。母材２は、フィラメント１等を支持し、超伝導線材１０にある程度の機械的強度をもたらす。また、母材２は、大半が金属管によって形成されており、ＭｇＢ_２を生成させる熱処理時には、この金属管が、ＭｇＢ_２の生成を妨げる阻害因子を阻止するバリア材として機能する。母材２となる金属管を、ＭｇやＢと反応し難い金属で形成することにより、原料であるＭｇやＢと、銅等の阻害因子との反応が抑制される。

　母材２は、鉄、ニオブ、タンタル、ニッケル、チタン、これらの合金等で形成することができる。これらの金属は、ＭｇやＢと反応し難いため、ＭｇＢ_２の生成を妨げることなく、バリア材として機能することができる。母材２の材料としては、鉄またはニオブが好ましい。鉄やニオブは、加工性が良好であり、比較的安価であるため、伸線加工に適した金属管が低コストで得られる。

　高熱膨張金属３は、超伝導線材１０の長さ方向にわたって、母材２の外周を覆うように設けられる。高熱膨張金属３は、室温における熱膨張係数がＭｇＢ_２および母材２よりも高い金属である。このような高い熱膨張係数は、ＭｇＢ_２を生成させる熱処理の温度から室温までや、ＭｇＢ_２の臨界温度以下の極低温においても、確保されることが好ましい。コアを覆うシースとして高熱膨張金属３を用いると、ＭｇＢ_２を生成させる熱処理以後に、コアに対して熱膨張差による圧縮力をかけて、フィラメント１に残留圧縮ひずみを付与することができる。

　一般に、ＭｇＢ_２の線材に引張り負荷がかかり、限界引張ひずみを超過してＭｇＢ_２のフィラメントにクラック等が生じると、超伝導特性が低下すると考えられている。ＭｇＢ_２のフィラメントは、熱処理以後に、室温や臨界温度以下に冷却されると、その温度に従う残留圧縮ひずみを受ける。そのため、超伝導特性の低下を生じない限界としての限界引張ひずみの大きさは、熱処理以後の温度変化や構成材料の熱膨張係数に左右される。

　ＭｇＢ_２の線材に生じる熱処理以後の温度変化は、ＭｇＢ_２を生成させる熱処理温度Ｔ１と熱処理後に冷却される室温Ｔ２との温度差Ｔ２－Ｔ１、ないし、ＭｇＢ_２を生成させる熱処理温度Ｔ１と熱処理後に冷却される臨界温度以下の極低温Ｔ３との温度差Ｔ３－Ｔ１のように表される。また、熱膨張係数（線膨張係数）は、温度に依存するが、材質で凡そ決まる。

　ＭｇＢ_２のフィラメントを用いた超伝導線材を、熱処理温度Ｔ１［Ｋ］から室温Ｔ２［Ｋ］まで冷却したとき、ＭｇＢ_２のフィラメントに生じる残留圧縮ひずみε＿pre-compは、フィラメントやその他の構成材料の縦弾性係数・断面積の影響を無視すると、次の数式（Ｉ）のように表すことができる。
　　ε＿pre-comp＝（α＿sheath－α＿ＭｇＢ_２）×（Ｔ２－Ｔ１）・・・（Ｉ）

　但し、α＿ＭｇＢ_２は、ＭｇＢ_２の熱膨張係数［Ｋ^－１］、α＿sheathは、シースの構成材料の熱膨張係数の体積平均［Ｋ^－１］を表す。ε＿pre-compは、正の数が引張ひずみ、負の数が圧縮ひずみを表す。通常、α＿sheath＞α＿ＭｇＢ_２であるため、ε＿pre-compは、負の数をとる。ＭｇＢ_２のフィラメントが拘束下にある場合、残留圧縮ひずみに対応する圧縮残留応力が生じることになる。

　一般に、超伝導特性の低下を生じない限界引張ひずみの大きさは、熱処理以後に生じる残留圧縮ひずみの大きさと同等と考えられている。コイル形状への巻回、引き回し等の際に、超伝導線材が引張られると、引張ひずみが生じる。また、超伝導線材が曲げられると、曲げ外側に引張ひずみ、曲げ内側に圧縮ひずみが生じる。これらに応じてフィラメントに生じる引張ひずみが、残留圧縮ひずみを上回ると、クラック等が生じて超伝導特性が低下すると考えられる。

　したがって、ＭｇＢ_２のフィラメントを用いた超伝導線材の許容曲げ半径を小さくして、曲げに伴う超伝導特性の低下を防ぐためには、ＭｇＢ_２のフィラメントに大きな残留圧縮ひずみを付与する対策が有効といえる。ＭｇＢ_２を生成させる熱処理温度Ｔ１や、熱処理後に冷却する温度（常温Ｔ２、極低温Ｔ３）が、所定の条件の下では、大きいα＿sheath値が必要とされる。

　一般に、ＭｇＢ_２の原料粉末を充填する金属管としては、鉄管やニオブ管が用いられている。しかし、室温における純鉄の熱膨張係数は、約１２×１０^－６℃^－１と小さい。また、室温におけるニオブの熱膨張係数は、約７×１０^－６℃^－１と小さい。発明者による検討の結果、ＭｇＢ_２のフィラメントを覆うシースとして純鉄のみを用いると、熱処理後のフィラメントに生じる残留圧縮ひずみが不足することが確認された。

　また、一般に、ＭｇＢ_２のフィラメントは、クエンチ・熱暴走を防ぐために、銅等で安定化されている。室温における銅の熱膨張係数は、約１７×１０^－６℃^－１と比較的高い。しかし、銅は、ＭｇＢ_２を生成させる熱処理中に焼鈍される。ＭｇＢ_２のフィラメントを覆うシースとして銅を用いたとしても、熱処理後のフィラメントに生じる残留圧縮ひずみは不足することになる。

　これに対し、図１に示すように、ＭｇＢ_２のフィラメント１を覆うシースとして高熱膨張金属３を用いると、ＭｇＢ_２を生成させる熱処理以後、コアに圧縮力がかかり、ＭｇＢ_２のフィラメント１に残留圧縮ひずみが付与される。残留圧縮ひずみの増加によって、フィラメント１の限界引張ひずみが拡大されるため、超伝導線材１０の許容曲げ半径を、従来構造よりも小さくすることができる。

　例えば、ＭｇＢ_２のフィラメントを覆うシースとして純鉄のみを用いると、シースの構成材料の熱膨張係数の体積平均α＿sheathが、約１２×１０^－６℃^－１となる。ＭｇＢ_２の熱膨張係数α＿ＭｇＢ_２を８×１０^－６℃^－１、熱処理温度Ｔ１を６００℃、室温Ｔ２を３０℃としたとき、ε＿pre-compは－０．２３％となる。

　これに対し、ＭｇＢ_２のフィラメントを覆うシースとして高熱膨張金属３を用いると、高熱膨張金属３の熱膨張係数が１４×１０^－６℃^－１であり、シースの構成材料の熱膨張係数の体積平均α＿sheathが１３×１０^－６℃^－１に向上した場合に、ε＿pre-compが－０．２８％となる。この結果は、ＭｇＢ_２のフィラメントの限界引張ひずみの大きさが、０．２３％から０．２８％に向上したことを意味する。

　高熱膨張金属３は、室温における熱膨張係数が、純鉄やモネル等の銅ニッケル合金の熱膨張係数よりも高いことが好ましく、好ましくは１４．０×１０^－６℃^－１以上、より好ましくは１４．５×１０^－６℃^－１以上、更に好ましくは１５．０×１０^－６℃^－１以上である。このような高い熱膨張係数は、ＭｇＢ_２を生成させる熱処理の温度から室温までや、ＭｇＢ_２の臨界温度以下の極低温においても、確保されることが好ましい。熱膨張係数が高いと、母材２に覆われているフィラメント１に熱膨張差により大きな圧縮ひずみを付与することができるため、超伝導線材１０の許容曲げ半径をより小さくすることができる。

　高熱膨張金属３としては、ステンレス鋼を用いることが好ましい。ステンレス鋼は、安価であり、入手性に優れているため、超伝導線材１０の材料コストを抑制することができる。ステンレス鋼としては、室温における熱膨張係数がＭｇＢ_２および母材２よりも高く、加工性が確保される限り、適宜の種類を用いることができる。

　室温における熱膨張係数がＭｇＢ_２および母材２よりも高いステンレス鋼の具体例としては、ＳＵＳ３０１、ＳＵＳ３０１Ｌ、ＳＵＳ３０４、ＳＵＳ３０４Ｌ、ＳＵＳ３１０Ｓ、ＳＵＳ３１６、ＳＵＳ３１６Ｌ等が挙げられる。これらのステンレス鋼は、延性が良好であるため、超伝導線材１０の製造時、容易に伸線加工を施すことができる。ステンレス鋼としては、ＭｇＢ_２の生成を妨げる阻害因子の含有量が低いものが好ましく、ＳＵＳ３０１、ＳＵＳ３０１Ｌ、ＳＵＳ３０４、ＳＵＳ３０４Ｌ等がより好ましい。ステンレス鋼のＮｉの含有量は、１０質量％以下であることが好ましい。

　安定化材４は、超伝導線材１０の長さ方向にわたって、高熱膨張金属３の外周を覆うように設けられる。安定化材４は、抵抗率が低く、熱伝導率が高い良導体であり、フィラメント１の超伝導を熱的に安定化させて、超伝導体のクエンチ・熱暴走を抑制する。安定化材４は、銅、アルミニウム、銀、金、これらの合金等で形成することができる。安定化材４の材料としては、銅が好ましく、無酸素銅がより好ましい。

　安定化材４は、図１に示すように、フィラメント１よりも外側に配置される。フィラメント１よりも中心側には、銅が配置されないことが好ましい。このような配置によると、超伝導線材１０を超伝導接続させるとき、ＭｇＢ_２の生成を妨げる銅を、フィラメント１を残しつつ、化学研磨や機械研磨等で容易に除去することができる。そのため、超伝導接続時の阻害因子の除去性と超伝導体の熱的安定性とを両立させることができる。

　図２は、変形例に係る超伝導線材を模式的に示す断面図である。
　図２に示すように、変形例に係る超伝導線材１１は、前記の超伝導線材１０と同様に、ＭｇＢ_２のフィラメント１と、母材２と、高熱膨張金属３と、安定化材４と、を備えている。

　変形例に係る超伝導線材１１が、前記の超伝導線材１０と異なる点は、母材２と高熱膨張金属３との間に、多芯化された母材２（フィラメント１を収納する不図示の複数の金属管）を結束させる結束材（管材）５を備えている点である。

　結束材５は、超伝導線材１１の長さ方向にわたって、母材２の外周を覆うように設けられる。図２に示すように、超伝導線材１１においては、結束材５の外周が高熱膨張金属３で覆われ、高熱膨張金属３の外周が安定化材４で覆われる。

　結束材５は、フィラメント１を収納した不図示の金属管を結束可能な金属管で形成される。結束材５によると、多芯線構造である超伝導線材１１を超伝導接続するときに、高熱膨張金属３および安定化材４を除去したとしても、フィラメント１を収納した金属管の四散やフィラメント１の破損を防止することができる。

　結束材５は、母材２と同様に、鉄、ニオブ、タンタル、ニッケル、チタン、これらの合金等で形成することができる。結束材５の材料としては、鉄またはニオブが好ましい。このような結束材５を用いると、伸線加工を容易に施すことができる。また、ＭｇＢ_２を生成させる熱処理以後に、高熱膨張金属３からコアに対して熱膨張差による圧縮力を適切にかけることができる。

　以上の超伝導線材１０，１１によると、コアを覆うシースとして高熱膨張金属３が用いられるため、ＭｇＢ_２のフィラメント１に大きな圧縮残留応力を付与し、フィラメント１の限界引張ひずみを拡大させて、超伝導線材１０，１１の許容曲げ半径を小さくすることができる。ＭｇＢ_２のフィラメントを超伝導線材の中心に配置したり、ＭｇＢ_２のフィラメントを細くしたりしなくとも、フィラメント１の限界引張ひずみが大きくなるため、臨界電流を大きく低下させることなく、曲げ半径を現実的な値まで小さくすることが可能になる。

　具体的には、コアを覆うシースとして高熱膨張金属３を用いることにより、超伝導特性の低下を生じない限界としての許容曲げ半径を、ＭｇＢ_２のフィラメントを用いた超伝導線材１０，１１の径を１．５ｍｍとしたときに、１００ｍｍ以下にすることが可能である。常温や臨界温度以下の極低温において、曲率が大きい曲げが許容されるため、コイル形状への巻回、引き回し等の自由度が高くなる。

　また、以上の超伝導線材１０，１１によると、安定化材４がフィラメント１よりも外側に配置されるため、超伝導接続時に、ＭｇＢ_２の生成を妨げる阻害因子である銅を、フィラメント１を残しつつ、確実に除去することができる。また、安定化材４は、コアを覆うシースを形成しているため、容易に断面積を拡大させることが可能である。フィラメント１からの電流を適切にバイパスさせることができるため、超伝導接続時の阻害因子の除去性と超伝導体の熱的安定性とを両立させることができる。

　なお、図１および図２において、超伝導線材１０，１１は、外周が母材２で覆われた複数のフィラメント１を有しており、多芯線構造の線材として設けられている。多芯線構造によると、履歴損失を抑制し、細い線径のフィラメント１を用いて、超伝導体の面積率を高くすることができる。しかしながら、超伝導線材１０，１１は、外周が母材２で覆われた一本のフィラメント１を有する単芯線構造として設けることもできる。

　また、図１および図２において、超伝導線材１０，１１は、丸線として設けられており、断面形状が概台形に設けられた１８本のフィラメント１を有している。しかしながら、超伝導線材１０，１１は、矩形、六角形等の多角形や、平角線等の適宜の断面形状に設けることができる。また、超伝導線材１０，１１は、任意の本数のフィラメント１を有する多芯線構造として設けることができる。フィラメント１は、丸、矩形、多角形等の適宜の断面形状に設けることができる。

＜超伝導線材の製造方法＞
　次に、前記の超伝導線材の製造方法について説明する。なお、以下では、図１および図２に示すような多芯線構造である超伝導線材を、in situ法を用いて製造する方法を例として挙げる。

　ＭｇＢ_２のフィラメント１、母材２、高熱膨張金属３および安定化材４を備える超伝導線材１０，１１は、前駆体調製工程と、第１伸線加工工程と、複合化工程と、第２伸線加工工程と、熱処理工程と、を含む方法によって製造することができる。

　前駆体調製工程では、マグネシウム粉末とホウ素粉末と必要に応じて用いられる添加剤を混合した混合粉末を、バリア材で形成されたバリア材管（第１金属管）に充填する。バリア材管は、ＭｇＢ_２の生成を妨げる阻害因子を阻止するバリア材、すなわち、超伝導線材１０，１１の母材２となる金属で形成された金属管である。

　混合粉末は、ＭｇＢ_２の原料となるマグネシウム粉末とホウ素粉末とを、ＭｇとＢとのモル比が略１：２となるように秤量し、粉砕および混合することによって調製する。混合粉末には、必要に応じて、炭素源等を添加することができる。多芯線構造である超伝導線材１０，１１を製造する場合、複数のバリア材管のそれぞれに混合粉末を充填する。

　原料粉末や混合粉末は、窒素、アルゴン等の不活性ガス雰囲気や、真空雰囲気等の非酸化性雰囲気で取り扱うことが好ましい。雰囲気中の酸素量及び水分量は、１０ｐｐｍ以下であることが好ましい。原料粉末や混合粉末の混合は、ボールミル装置、遊星型ミキサ、Ｖ型ミキサ、乳鉢等で行うことができる。

　原料粉末や混合粉末の混合は、メカニカルミリング法で行うこともできる。メカニカルミリング法では、原料粉末や混合粉末の粒子を、ジルコニア製のボール等のメディアやポットの内壁と激しく衝突させて、強加工しながら粉砕および混合を行う。メカニカルミリング法を用いる場合、ＭｇＢ_２が明確には生成しない程度の衝突エネルギを加えることが好ましい。なお、ＭｇＢ_２が明確に生成しないとは、粉末Ｘ線回折においてＭｇＢ_２のピークが実質的に確認されないことを意味する。

　メカニカルミリング法によると、Ｍｇ粒子の隙間にＢ粒子が侵入し、ＭｇのマトリックスにＢが微細に分散して内包された混合度が高い粉末組織が得られる。そのため、ＭｇＢ_２同士の結合が多く、充填率が高いフィラメント１を得ることができる。

　続いて、第１伸線加工工程では、混合粉末が充填されたバリア材管（第１金属管）を伸線加工する。伸線加工は、引抜加工、押出加工、スエージ加工、カセットロール加工、溝ロール加工等で行うことができる。伸線加工には、ドローベンチ、静水圧押出機、伸線機、スエージャ、カセットローラダイス、溝ロール等を用いることができる。

　バリア材管の伸線加工は、１パス当たりの減面率を８～１２％として行うことが好ましい。バリア材管の伸線加工中には、必要に応じて、中間焼鈍を施すこともできる。バリア材管の伸線加工には、線材と直接接触する部分が固定されておらず回転するような加工法を用いることも可能である。このような加工法を用いると、粉末へのダメージが小さく、粉末が圧縮されて緻密化するため、充填率が高いフィラメント１を得ることができる。

　続いて、複合化工程では、伸線加工されたバリア材管（第１金属管）を、シース管（第２金属管）に収納して複合素線を作製する。シース管は、超伝導線材１０，１１のコアを覆うシースとなる金属で形成された金属管である。

　図１に示す超伝導線材１０を製造する場合、シース管としては、二層構造の複合管、または、二重構造の多重管を用いることができる。

　二層構造の複合管としては、高熱膨張金属３で形成された高熱膨張金属層と、高熱膨張金属層の外周を覆う安定化材４で形成された安定化材層と、を有する複合管を用いることができる。安定化材層は、クラッド、めっき等のいずれの方法で形成されてもよい。

　二重構造の多重管としては、高熱膨張金属３で形成された高熱膨張金属管を安定化材４で形成された安定化材管に収納した多重管を用いることができる。

　また、図２に示す超伝導線材１１を製造する場合、シース管としては、三重構造の複合管、または、三重構造の多重管を用いることができる。

　三重構造の複合管としては、高熱膨張金属３で形成された高熱膨張金属層と、高熱膨張金属層の外周を覆う安定化材４で形成された安定化材層と、を有する二層構造の複合管の高熱膨張金属層よりも内側に、更に結束材層（内層）を有する複合管を用いることができる。もしくは、高熱膨張金属３で形成された高熱膨張金属管を安定化材４で形成された安定化材管に収納した二重構造の多重管の高熱膨張金属管よりも内側に、更に結束材層（内層）を有する複合管を用いることができる。結束材層は、超伝導線材１１の結束材５となる金属で形成された金属層である。

　三重構造の多重管としては、高熱膨張金属３で形成された高熱膨張金属層と、高熱膨張金属層の外周を覆う安定化材４で形成された安定化材層と、を有する二層構造の複合管に、更に結束材管（内管）を収納した多重管を用いることができる。もしくは、高熱膨張金属３で形成された高熱膨張金属管を安定化材４で形成された安定化材管に収納した二重構造の多重管に、更に結束材管（内管）を収納した多重管を用いることができる。結束材管は、超伝導線材１１の結束材５となる金属で形成された金属管である。

　多芯線構造である超伝導線材１０，１１を製造する場合、バリア材管のそれぞれは、シース管の周方向について、等間隔となるようにシース管に収納することが好ましい。シース管の径方向については、複合素線の伸線加工後に、バリア材管と高熱膨張金属３とが密着するように収納する。シース管の中心には、必要に応じて、バリア材管と同様の材料で形成された中心材を配置することができる。

　続いて、第２伸線加工工程では、バリア材管（第１金属管）がシース管（第２金属管）に収納されている複合素線を伸線加工する。伸線加工は、引抜加工、押出加工、スエージ加工、カセットロール加工、溝ロール加工等で行うことができる。伸線加工は、超伝導線材１０，１１の径が、例えば、０．３～２．０ｍｍ、用途に応じて、０．５～１．５ｍｍ、１．５～２．０ｍｍ等となるように行うことができる。

　多芯線構造である超伝導線材１０，１１を製造する場合、伸線加工された超伝導線材１０，１１には、撚線加工を施すことができる。撚線構造とすると結合電流を小さくすることができる。撚りピッチは、例えば、１０～１００ｍｍとすることができる。

　続いて、熱処理工程では、複合素線を熱処理してＭｇＢ_２を生成させる。熱処理を行うと、ＭｇＢ_２のフィラメント１が焼成された超伝導線材１０，１１が得られる。熱処理以後、室温や臨界温度以下に冷却する間には、高熱膨張金属３からコアに対して熱膨張差による圧縮ひずみが印加され、フィラメント１に残留圧縮ひずみが付与される。

　熱処理雰囲気は、窒素、アルゴン等の不活性ガス雰囲気や、真空雰囲気等の非酸化性雰囲気とすることが好ましい。雰囲気中の酸素量や水分量は、１０ｐｐｍ以下であることが好ましい。熱処理は、伸線加工を施した複合素線を、必要に応じてガラス繊維等の絶縁材で覆った後、ボビン等に巻き取った巻回状態で施すことができる。但し、絶縁材にエナメル等を用いる場合は、熱処理後に絶縁処理を施す。

　熱処理温度は、例えば、５５０～８００℃、好ましくは５６０～７００℃、より好ましくは５８０～６２０℃である。熱処理温度が５５０℃以上で高いほど、Ｍｇ粒子のＢ粒子側への拡散によってＭｇＢ_２の生成反応が進み易くなるし、高熱膨張金属３にかかる温度差が大きくなる。また、熱処理温度が８００℃以下で低いほど、ＭｇＢ_２の粒成長が抑制されて、ピンニングセンタとなる粒界の密度が増加し、高い臨界電流密度が得られる。熱処理温度が５８０～６２０℃であると、高い臨界電流密度と小さい許容曲げ半径とを良好に両立させることができる。

　熱処理時間は、例えば、数十分～数十時間、好ましくは２～１６時間、より好ましくは３～１２時間である。熱処理時間が３時間以上であると、通常、ＭｇＢ_２を十分に生成させることができる。また、熱処理時間が１２時間以下であると、ＭｇＢ_２の粒成長が抑制されて、ピンニングセンタとなる粒界の密度が増加し、高い臨界電流密度が得られる。

　熱処理後に得られる超伝導線材当たりの工業的臨界電流密度Ｊｅは、超伝導線材の断面積に対するＭｇＢ_２のフィラメントの断面積の面積率をＦ［％］、ＭｇＢ_２のフィラメントの臨界電流密度をＪｃ［Ａ／ｍｍ^２］とすると、次の数式（II）で表される。
　　Ｊｅ＝Ｆ×Ｊｃ・・・（II）
　なお、ＭｇＢ_２のフィラメントの臨界電流密度Ｊｃは、製造過程における加工や熱処理によって左右される。

　熱処理後に得られる超伝導線材の断面積に対するＭｇＢ_２のフィラメントの断面積の面積率は、好ましくは２０％以上、より好ましくは２５％以上である。ＭｇＢ_２のフィラメントの面積率の最大値は、通常、３０％程度となる。ＭｇＢ_２のフィラメントの面積率を２０％以上とすると、許容曲げ半径を小さくしつつ、高い工業的臨界電流密度Ｊｅを得ることができる。

＜超伝導線材の他形態＞
　図３は、安定化材と一体化させた形態の超伝導線材を模式的に示す断面図である。
　図３に示すように、ＭｇＢ_２のフィラメント１、母材２、高熱膨張金属３および安定化材４を備える超伝導線材１０は、シースを形成する安定化材４の外側に、超伝導を安定化させる安定化部材６を一体的に備えることができる。

　図３において、安定化部材６は、超伝導線材１０の長さ方向に対して垂直な断面視で門型形状に設けられている。超伝導線材１０は、門型形状の安定化部材６の内側に装填されている。安定化部材６は、超伝導線材１０の長さ方向にわたって、超伝導線材１０の外周を三方向から覆い、超伝導線材１０の外周面と接触している。超伝導線材１０と安定化部材６とは、例えば、溶接、はんだ、接着剤等で互いに接合されてもよいが、互いに接合されなくてもよい。

　安定化部材６は、抵抗率が低く、熱伝導率が高い良導体で形成されており、フィラメント１の超伝導を熱的に安定化させて、超伝導体のクエンチ・熱暴走を抑制する。安定化部材６は、安定化材４と同様に、銅、アルミニウム、銀、金、これらの合金等で形成することができる。安定化部材６の材料としては、銅が好ましく、無酸素銅がより好ましい。

　安定化部材６は、超伝導線材１０の長さ方向の全長にわたって設けてもよいし、超伝導線材１０の長さ方向の一部の区間に設けてもよい。安定化部材６は、図３において、門型形状に設けられているが、超伝導線材１０の長さ方向に対して垂直な断面視でＬ字形状等、適宜の形状に設けることができる。

　このような安定化部材６を備えると、超伝導線材１０の長さ方向に対して垂直な断面視で、超伝導線材１０の横断面構造にかかわらず、安定化材４と安定化部材６を合計した導体の断面積を増加させることができる。超伝導線材１０の生産時には、シースを形成する安定化材４の断面積を統一して、効率的に大量生産を行うことが可能になる。安定化材４の断面積を統一した基本構造に対しては、任意の断面積の安定化部材６を一体化させることができるため、材料コストを抑制しつつ、種々の熱的安定性の要求に対応することができる。なお、超伝導線材１１についても、超伝導線材１０と同様にして、安定化部材６を備えることができる。

＜超伝導線接続＞
　図４は、超伝導線材同士の接続部を模式的に示す斜視図である。
　図４に示すように、ＭｇＢ_２のフィラメント１、母材２、高熱膨張金属３および安定化材４を備える超伝導線材１０は、接続部となるＭｇＢ_２を原料粉末の焼成で形成することにより、他の超伝導体と超伝導接続させることができる。超伝導線材１０同士の超伝導接続に際しては、接続部となるＭｇＢ_２を焼成するために金属容器２０を用いることができる。

　金属容器２０は、接続部となるＭｇＢ_２を形成するためのキャビティ２１と、キャビティ２１に超伝導線材１０を挿入するための挿入口２２と、キャビティ２１に対して原料粉末の充填と加圧を可能にする開口２３と、を有している。金属容器２０は、ＭｇやＢと反応し難い金属で形成される。金属容器２０は、鉄、ニオブ、タンタル、ニッケル、これらの合金等で形成することができる。

　超伝導接続に際しては、超伝導線材１０の端部の安定化材４等を予め除去する。安定化材４等を除去することにより、ＭｇＢ_２の生成を妨げる阻害因子と原料粉末との反応が防止される。安定化材４等を除去する方法としては、化学研磨、機械研磨等を用いることができる。なお、高熱膨張金属３は、安定化材４と共に除去してもよいし、高熱膨張金属３が多量の阻害因子を含まない化学組成である場合には、除去しなくてもよい。

　各超伝導線材１０の端部の安定化材４等を除去した後、各超伝導線材１０の端部を挿入口２２からキャビティ２１に挿入する。そして、マグネシウム粉末とホウ素粉末を混合した混合粉末を開口２３からキャビティ２１に充填し、不図示の加圧用のピンを開口２３に挿入する。ピンをプレス機等で圧入し、キャビティ２１に充填されている混合粉末を加圧して、超伝導線材１０の端部の周辺を圧密化させる。

　充填されている混合粉末を加圧した後、混合粉末に熱処理を施して、接続部となるＭｇＢ_２の焼結体を形成する。混合粉末の熱処理は、Ｍｇの揮発・流出を防ぐために、ピンを挿入したままの状態、ないし、開口部を封止した状態で、電気炉等で行うことができる。開口部の封止には、マグネシウム粉末自体や、マグネシウム塊や、耐熱接着剤、ねじ止め等を用いた封止材等、適宜の手段を利用することができる。

　接続部の熱処理温度は、例えば、５００～９００℃、好ましくは５５０～８００℃、より好ましくは５６０～７００℃、更に好ましくは５８０～６２０℃とする。接続部の熱処理雰囲気は、不活性ガス雰囲気や真空雰囲気等の非酸化性雰囲気とすることが好ましい。

　熱処理を施すと、超伝導線材１０の少なくとも一方の端部において、安定化材４、または、高熱膨張金属３と安定化材４の両方が除去されており、端部のフィラメント１が、ＭｇＢ_２で形成された焼結体と一体化しており、焼結体を介して別の超伝導線材１０（他の超伝導体）と超伝導接続されている接続部が得られる。

　超伝導線材１０は、ＭｇＢ_２のバルクを介する接続部を形成して超伝導接続させた後、金属容器２０と共に、臨界温度以下に冷却して用いることができる。金属容器２０には、無酸素銅等で形成した冷却パスを接続してもよい。金属容器２０や金属容器２０内に形成された接続部は、このような冷却パスを介して、伝導冷却させることができる。

　図５は、安定化部材が付加された超伝導線材同士の接続部を模式的に示す斜視図である。
　図５に示すように、超伝導線材１０を別の超伝導線材１０（他の超伝導体）と超伝導接続させた後、安定化材４等が除去された超伝導線材１０の端部（図４参照）には、その超伝導線材１０と接触するように、超伝導を安定化させる安定化部材２６を付加することができる。

　図５において、安定化部材２６は、安定化材４等が除去された超伝導線材１０に対して、露出したコアを覆うようにシース状に設けられている。シース状の安定化部材２６は、金属容器２０側が除去されている安定化材４等の先端面から、金属容器２０の挿入口２２が設けられた面にかけて、超伝導線材１０のコアの外周を覆っている。

　安定化部材２６は、抵抗率が低く、熱伝導率が高い良導体で形成されており、フィラメント１の超伝導を熱的に安定化させて、超伝導体のクエンチ・熱暴走を抑制する。安定化部材２６は、安定化材４と同様に、銅、アルミニウム、銀、金、これらの合金等で形成することができる。安定化部材２６の材料としては、銅またはアルミニウムが好ましい。

　このような安定化部材２６を付加すると、超伝導線材１０の接続部において、超伝導線材１０の長さ方向に対して垂直な断面視で、導体の断面積を増加させることができる。接続部においては、超伝導線材１０の端部の安定化材４が除去されることによって、超伝導体の熱的安定性が局所的に低くなる。このような部位に安定化部材２６を付加すると、熱的安定性の不足を補うことができる。

　なお、図４および図５において、挿入口２２は、２本の超伝導線材１０を並列に挿入する構造に設けられている。しかしながら、超伝導線材１０は、任意の本数で超伝導接続させることができる。挿入口２２は、超伝導接続させる超伝導線材１０の本数に応じて、任意の本数を挿入する構造に設けることができる。挿入口は、金属容器の対向する二面等に個々に設けることもできる。このような構造とすると、超伝導線材１０の先端同士が対向する直線的な繋ぎで超伝導接続させることができる。

　また、図４および図５において、開口２３は、キャビティ２１に対し、挿入口２２が設けられた方向と直交する方向に設けられている。しかしながら、開口２３は、粉末の充填が可能である限り、キャビティ２１に対して適宜の方向に設けることができる。超伝導線材１０を挿入するための挿入口と、原料粉末の充填や加圧を行うための開口は、必ずしも個別に設ける必要はなく、超伝導線材１０の挿入と原料粉末の充填・加圧の両方を行うための一つの開口を設けてもよい。

　また、図４および図５においては、互いに同じ構成の超伝導線材１０同士を超伝導接続させている。しかしながら、超伝導線材１０は、その他の任意の超伝導体と超伝導接続させることができる。すなわち、超伝導線材１０の少なくとも一方の端部において、安定化材４、または、高熱膨張金属３と安定化材４の両方が除去されており、端部のフィラメント１が、ＭｇＢ_２で形成された焼結体と一体化しており、焼結体を介して他の超伝導体と超伝導接続されている超伝導線材を形成することができる。

　また、図５においては、安定化部材２６が、安定化材４等が除去された超伝導線材１０に対して、露出したコアを覆うようにシース状に設けられている。しかしながら、安定化部材２６は、コアの外周の少なくとも一部を覆うように、門型形状、ブロック状、ビード状、リボン状等、適宜の形態として設けることができる。超伝導線材１０と安定化部材２６とは、溶接、はんだ、接着剤等で互いに接合されてもよいし、互いに接合されなくてもよい。

　以上の超伝導接続された超伝導線材１０や、超伝導接続の方法によると、接続部となるＭｇＢ_２がin situ法と同様にして焼成されるため、焼成された接続部と超伝導線材１０の端部との境界付近で、ＭｇＢ_２の相互の結合が多くなり、優れた通電性能が得られる。超伝導線材１０をＭｇＢ_２のバルクを介して超伝導接続させることができるため、従来の超伝導はんだと比較して高温で通電可能であり、ＭｇＢ_２の高い臨界温度を活かすことができる。

　以上の超伝導接続された超伝導線材１０や、超伝導接続の方法は、例えば、超伝導コイル、超伝導磁石等の応用機器の接続部に用いることができる。超伝導線材１０を超伝導接続すると、ＭｇＢ_２からなる接続部と、小さい曲げ半径の曲げ部と、を有する超伝導線材、超伝導コイル、超伝導磁石等が得られる。そのため、超伝導線材１０を用いた応用機器の作製、配置、装置構成や、配線の自由度が高くなる。なお、超伝導線材１１についても、超伝導線材１０と同様にして、超伝導接続が可能である。

＜応用機器＞
　図６は、ＭＲＩ装置の構成を示す図である。
　図６に示すように、ＭＲＩ装置３００は、超伝導コイル１００と、永久電流スイッチ１０８と、冷凍容器１０９と、傾斜磁場コイル１１１と、傾斜磁場用アンプ１１２と、ＲＦアンテナ１１３と、ＲＦ送受信機１１４と、を備えている。

　なお、図６に示すＭＲＩ装置３００は、超伝導線材を用いるＭＲＩ装置の一例を示したものであり、前記の超伝導線材１０，１１は、超伝導体を用いる適宜の構成の装置に用いることができる。図６において、超伝導コイル１００は、永久電流スイッチ１０８と共に、冷凍容器１０９に格納されている。超伝導コイル１００や永久電流スイッチ１０８は、冷媒または冷凍機によって冷却される。

　超伝導コイル１００と永久電流スイッチ１０８が形成する回路には、永久電流スイッチ１０８がｏｆｆの状態で、超伝導コイル１００に励磁電流が流される。また、永久電流スイッチ１０８がｏｎの状態に切り替えられると、永久電流が流れる。永久電流は、測定対象１１０の位置に、時間的安定性が高い静磁場を発生させる。静磁場の強度が高いほど、核磁気共鳴周波数が高くなり、周波数分解能が向上する。

　傾斜磁場コイル１１１は、傾斜磁場用アンプ１１２から、必要に応じて時間変化する電流が供給され、測定対象１１０の位置に空間的な分布を持つ磁場を発生させる。ＲＦ（Radio Frequency）アンテナ１１３は、測定対象１１０に核磁気共鳴周波数の振動磁場を印加する。ＲＦ送受信機１１４は、測定対象１１０から発せられる共鳴信号を受信して、測定対象１１０の断層画像診断を可能にする。

　ＭｇＢ_２のフィラメント１、母材２、高熱膨張金属３および安定化材４を備える超伝導線材１０，１１は、このようなＭＲＩ装置３００の超伝導コイル１００や、永久電流スイッチ１０８や、永久電流が流される回路に用いることができる。超伝導コイル１００、永久電流スイッチ１０８、永久電流が流される回路は、図４および図５に示すような、超伝導接続された超伝導線材や、超伝導接続の方法を利用して、互いに超伝導接続させることができる。

　また、ＭｇＢ_２のフィラメント１、母材２、高熱膨張金属３および安定化材４を備える超伝導線材１０，１１は、ＮＭＲ（Nuclear Magnetic Resonance：核磁気共鳴）装置の静磁場発生用のコイルとして用いることもできる。静磁場発生用のコイルは、図４および図５に示すような、超伝導接続された超伝導線材や、超伝導接続の方法を利用して、他の超伝導体と超伝導接続させることができる。

　このような超伝導線材１０，１１を用いたＭＲＩ装置、ＮＭＲ装置等の応用機器によると、許容曲げ半径が小さい超伝導線材１０，１１によって、コイル形状への巻回、引き回し等の自由度が高くなるため、冷凍容器や装置全体を小型に設けることが可能になる。また、超伝導コイルの口出し部等において、小さい曲げ半径で曲げることができるため、コイル同士を同心上に配置して超伝導接続させるのが妨げられ難くなり、超伝導コイルの多重化に適する。

　以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は、前記の実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更が可能である。例えば、本発明は、必ずしも前記の実施形態が備える全ての構成を備えるものに限定されない。或る実施形態の構成の一部を他の構成に置き換えたり、或る実施形態の構成の一部を他の形態に追加したり、或る実施形態の構成の一部を省略したりすることができる。

１　　　フィラメント
２　　　母材
３　　　高熱膨張金属
４　　　安定化材
５　　　結束材（管材）
６　　　安定化部材
１０　　超伝導線材
１１　　超伝導線材
２０　　金属容器
２１　　キャビティ
２２　　挿入口
２３　　開口
２６　　安定化部材
１００　超伝導コイル
１０８　永久電流スイッチ
１０９　冷凍容器
１１１　傾斜磁場コイル
１１２　傾斜磁場用アンプ
１１３　ＲＦアンテナ
１１４　ＲＦ送受信機
３００　ＭＲＩ装置

Claims (15)

1. 　ＭｇＢ_２で形成されたフィラメントと、
   　前記フィラメントの外周を覆う母材と、
   　前記母材の外周を覆う高熱膨張金属と、
   　前記高熱膨張金属の外周を覆う超伝導を安定化させる安定化材と、を備え、
   　前記高熱膨張金属は、室温における熱膨張係数が前記ＭｇＢ_２および前記母材よりも高い金属である超伝導線材。
2. 　請求項１に記載の超伝導線材であって、
   　前記母材は、鉄またはニオブであり、
   　前記安定化材は、銅である超伝導線材。
3. 　請求項２に記載の超伝導線材であって、
   　前記高熱膨張金属は、ステンレス鋼である超伝導線材。
4. 　請求項１に記載の超伝導線材であって、
   　前記高熱膨張金属は、ＭｇＢ_２を生成させる熱処理の温度から室温までにおける熱膨張係数が、１４．０×１０^－６℃^－１以上である超伝導線材。
5. 　請求項１に記載の超伝導線材であって、
   　外周が前記母材で覆われた複数の前記フィラメントを有する多芯線構造である超伝導線材。
6. 　請求項５に記載の超伝導線材であって、
   　前記母材と前記高熱膨張金属との間に、多芯化された前記母材を結束させる鉄またはニオブで形成された管材を備える超伝導線材。
7. 　請求項１に記載の超伝導線材であって、
   　前記安定化材の外側に、前記安定化材の外周の一部を覆う断面視で門型形状に設けられた超伝導を安定化させる安定化部材を備える超伝導線材。
8. 　請求項１に記載された超伝導線材であって、
   　前記超伝導線材の少なくとも一方の端部において、前記安定化材、または、前記高熱膨張金属と前記安定化材の両方が除去されており、
   　前記端部の前記フィラメントが、ＭｇＢ_２で形成された焼結体と一体化しており、前記焼結体を介して他の超伝導体と超伝導接続されている超伝導線材。
9. 　請求項８に記載の超伝導線材であって、
   　前記安定化材が除去された前記端部に、前記超伝導線材と接触するように、超伝導を安定化させる安定化部材が付加されている超伝導線材。
10. 　マグネシウム粉末とホウ素粉末を混合した混合粉末を第１金属管に充填する工程と、
    　前記混合粉末が充填された前記第１金属管を伸線加工する工程と、
    　伸線加工された前記第１金属管を第２金属管に収納して複合素線を作製する工程と、
    　前記複合素線を伸線加工する工程と、
    　伸線加工された前記複合素線を熱処理してＭｇＢ_２を生成させる工程と、を含み、
    　前記第１金属管は、超伝導線材の母材となる金属で形成されており、
    　前記第２金属管は、高熱膨張金属で形成された高熱膨張金属層と、前記高熱膨張金属層の外周を覆う超伝導を安定化させる安定化材で形成された安定化材層と、を有する複合管、または、高熱膨張金属で形成された高熱膨張金属管を、超伝導を安定化させる安定化材で形成された安定化材管に収納した多重管であり、
    　前記高熱膨張金属は、室温における熱膨張係数が前記ＭｇＢ_２および前記母材となる金属よりも高い金属である超伝導線材の製造方法。
11. 　請求項１０に記載の超伝導線材の製造方法であって、
    　前記母材となる金属は、鉄またはニオブであり、
    　前記高熱膨張金属は、ステンレス鋼であり、
    　前記安定化材は、銅である超伝導線材の製造方法。
12. 　請求項１０に記載の超伝導線材の製造方法であって、
    　前記熱処理の温度が、５８０～６２０℃である超伝導線材の製造方法。
13. 　請求項１０に記載の超伝導線材の製造方法であって、
    　伸線加工された複数の前記第１金属管を前記第２金属管に収納して前記複合素線を作製する超伝導線材の製造方法。
14. 　請求項１０に記載の超伝導線材の製造方法であって、
    　前記第２金属管は、前記複合管もしくは前記多重管の内側に、鉄またはニオブで形成された内層を有するか、または、鉄またはニオブで形成された内管を前記複合管もしくは前記多重管に収納している超伝導線材の製造方法。
15. 　請求項１から請求項９のいずれか一項に記載された超伝導線材を備えたＭＲＩ装置。

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