WO2021171872A1 - 超電導マグネット、超電導線材および超電導マグネットの生産方法 - Google Patents

超電導マグネット、超電導線材および超電導マグネットの生産方法 Download PDF

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WO2021171872A1
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resistance conductor
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magnet
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PCT/JP2021/002631
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直哉 宮本
和久田　毅
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株式会社日立製作所
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    • Y02E40/60—Superconducting electric elements or equipment; Power systems integrating superconducting elements or equipment

Definitions

  • the present invention relates to a superconducting magnet, a superconducting wire, and a method for producing a superconducting magnet.
  • a superconducting coil S1 is manufactured by winding a non-connected superconducting wire 1 around a coil bobbin C, and a heater wire H is attached to a part of the same wire rod.
  • a superconducting coil S2 was manufactured by winding the part around which the heater wire H was wound without inductive winding.
  • the superconducting coil S2 is used as a thermal permanent current switch.
  • the superconducting coil is used while the entire superconducting coil is immersed in the refrigerant.
  • a current is passed through the heater wire H of S2 to heat it above the superconducting transition temperature to destroy the superconducting state. In that state, if power is supplied from the electrode PL1 and the electrode PL2, the superconducting coil S1 can be excited.
  • the superconducting magnet is often provided with a permanent current switch.
  • the provision of the permanent current switch causes a problem that the cost of the superconducting magnet increases.
  • the present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to provide a method for producing a superconducting magnet, a superconducting wire, and a superconducting magnet that can be constructed at low cost.
  • the superconducting magnet of the present invention has a first superconducting material portion, a high resistance conductor layer, and a low resistance conductor layer having a resistance value lower than that of the high resistance conductor layer per unit length.
  • the second superconducting wire is provided with a magnet portion wound around the superconducting wire, a current switch including the second superconducting wire having the superconducting material portion and the high resistance conductor layer, and the second superconducting wire is low. It is characterized by having the low resistance conductor layer which does not contain a resistance conductor layer or is formed thinner than the low resistance conductor layer in the first superconducting wire.
  • FIG. 2 is a sectional view taken along line II-II in FIG.
  • FIG. 3 is a cross-sectional view taken along the line III-III in FIG.
  • FIG. 4th embodiment It is a schematic circuit diagram of the superconducting magnet according to a suitable 4th embodiment.
  • FIG. 8 is a cross-sectional view taken along the line IX-IX of the superconducting wire in FIG.
  • FIG. 8 is a cross-sectional view taken along the line XX of the superconducting wire in FIG.
  • It is a schematic circuit diagram of the superconducting magnet according to a preferable fifth embodiment. It is a schematic circuit diagram of the superconducting magnet 110 according to a preferred sixth embodiment.
  • Superconducting magnets using superconducting wires are used in MRI (Magnetic Resonance Imaging), NMR (nuclear magnetic resonance), particle beam medical equipment, etc., and are also applied daily to electric machines, etc. It is being considered. Since a superconducting magnet has a feature that no loss occurs even if a direct current is passed through the superconducting wire, the entire closed circuit including the superconducting magnet may be configured by superconductivity and may be operated in a so-called permanent current mode in which the direct current continues to flow. In the permanent current mode, the superconducting magnet can maintain a magnetic field when a power source for passing a current is not connected to the superconducting magnet.
  • a closed circuit that connects a superconducting magnet and a power supply for excitation to supply an exciting current to the superconducting magnet, and a superconducting magnet and a PCS (Persistent Current Switch) are superconducted and permanently connected. It is executed in a device provided with a closed circuit through which an electric current flows. That is, an exciting current is applied from the exciting power supply to the superconducting magnet while the PCS is in the normal conducting state, and when the exciting current reaches a desired value, the exciting power supply is changed from the superconducting magnet to the electric circuit while the PCS is in the superconducting state. It is good to separate it.
  • the PCS when degaussing the superconducting magnet, the PCS is transferred to the normal conducting state.
  • a method such as heating the superconducting wire with a heater or applying a magnetic field to the superconducting wire is adopted.
  • the resistance value of the PCS in the normal conduction state is determined by the electrical resistivity of the material constituting the superconducting wire used for the PCS (hereinafter simply referred to as resistivity), the size of the cross section, and the length.
  • resistivity electrical resistivity of the material constituting the superconducting wire used for the PCS
  • a superconducting wire is realized by forming Cu, Al, Ag, etc. or an alloy based on them into a tubular shape and filling the inside with a superconducting material, or laminating the metal and the superconducting material in a tape shape. That is, the cross section of the superconducting wire generally contains a superconducting material and a metal.
  • the metal has a role as a stabilizer for superconducting wires, and the metal as a stabilizer is required to have low resistance.
  • the unit length of PCS is reduced by reducing the cross-sectional area of the metal part or using a metal with high resistivity (for example, Cu—Ni alloy) as the superconducting wire for PCS, which is different from the superconducting magnet.
  • a metal with high resistivity for example, Cu—Ni alloy
  • the load margin is increased by installing the PCS in a place with a relatively low magnetic field, increasing the cross-sectional area of the superconducting material, and so on. It is common to ensure stability.
  • the superconducting magnet and the PCS form a closed circuit in which the two ends thereof are superconductingly connected to each other.
  • the superconducting magnet and the PCS are superconductingly connected, the desired electric resistance value is given to the PCS at the time of normal conduction, and the entire circuit of the superconducting magnet and the PCS realizes an economical configuration. It is desirable to do.
  • a part of the looped superconducting wire is wound so that the flowing currents are in the same direction to form a superconducting magnet, and the other parts are non-induced.
  • the PCS is configured by winding. According to these configurations, it is not necessary to provide a superconducting connection between the superconducting magnet and the PCS, or the superconducting connection can be made in one place.
  • FIG. 1 is a schematic circuit diagram of a superconducting magnet 100 according to a preferred first embodiment.
  • the superconducting magnet 100 includes a PCS 30 (current switch), a first superconducting wire 50 (superconducting wire), a second superconducting wire 52, an exciting power supply 15 (DC power supply), and a switch 16. It has. Then, the first superconducting wire 50 is wound in a coil shape to form the magnet portion 1.
  • the exciting power supply 15 is a DC power supply, and is connected to the start end 11 and the end end 12 of the magnet portion 1 via a switch 16 and a lead wire 14.
  • the connection between the lead wire 14 and the first superconducting wire member 50 may be a normal solder connection. As a result, when the exciting power supply 15 is turned on by the switch 16, a current is supplied between the start end 11 and the end 12 of the magnet portion 1.
  • the PCS 30 is generally called a permanent current switch (Persistent Current Switch), and has a heating unit 20 for heating the second superconducting wire 52 and a power supply device 21 for passing a current through the heating unit 20.
  • a permanent current switch Persistent Current Switch
  • the start end 11 and the end 12 of the magnet portion 1 are the start end and the end of the PCS 30 as they are, and the magnet portion 1 and the PCS 30 are continuously connected by the first superconducting wire 50. ..
  • FIG. 2 is a cross-sectional view taken along the line II-II of the first superconducting wire 50 in FIG.
  • the first superconducting wire material 50 includes a superconducting material portion 5, a low resistance conductor layer 6, and a high resistance conductor layer 7.
  • the low resistance conductor layer 6 is formed by forming Cu or a Cu-based alloy in a cylindrical shape.
  • the high-resistance conductor layer 7 is arranged on the inner peripheral side of the low-resistance conductor layer 6, and is formed by forming an Fe or Fe-based alloy in a cylindrical shape.
  • the superconducting material portion 5 contains MgB 2 (magnesium diboride) as a main component and is arranged on the inner peripheral side of the high resistance conductor layer 7.
  • MgB 2 manganesium diboride
  • FIG. 3 is a cross-sectional view taken along the line III-III of the second superconducting wire 52 in FIG.
  • the second superconducting wire 52 is obtained by removing the low resistance conductor layer 6 from the first superconducting wire 50 (see FIG. 2). That is, the second superconducting wire 52 includes a high resistance conductor layer 7 and a superconducting material portion 5.
  • the second superconducting wire 52 it is not always necessary to completely remove the low resistance conductor layer 6, and the low resistance conductor layer 6 is processed to be thinner than the first superconducting wire 50. May remain.
  • the second superconducting wire 52 can be formed by removing all or a part of the low resistance conductor layer 6 from the first superconducting wire 50. This makes it possible to configure the PCS 30 in a small size and at low cost.
  • the superconducting material portion 5 may contain 25% or more of MgB 2 (weight percent, the same applies hereinafter).
  • the high resistance conductor layer 7 is preferably contained in an amount of 35% or more of Fe and 15% or more of SUS316L.
  • the low resistance conductor layer 6 is preferably contained in an amount of 25% or more of Cu.
  • the resistance value per unit length can be set to the order of 1 ⁇ 10 -3 ⁇ / m at about 40 K in which MgB 2 undergoes a normal conduction transition. Then, in the second superconducting wire 52 in which the low resistance conductor layer 6 is removed from the first superconducting wire 50, the resistance value per unit length can be set to the order of 1 ⁇ 10 ⁇ 2 ⁇ / m. Therefore, when the second superconducting wire 52 is applied to the PCS 30, the wire length in the PCS 30 can be shortened to about 1/10 as compared with the case where the first superconducting wire 50 is applied to the PCS 30 as it is.
  • the ratio R7 / R6 is preferably "2" or more and less than "10 12". The reason is that if the ratio R7 / R6 is less than "2", the effect of "shortening the wire length in PCS30" becomes insufficient, and if the ratio R7 / R6 is "10 12 " or more, the superconducting magnet 100 This is because the operation of is unstable.
  • the low resistance conductor layer 6 containing Cu as a main component is dissolved.
  • the high resistance conductor layer 7 containing Fe as a main component forms a passivation with respect to concentrated nitric acid, and therefore hardly dissolves. That is, when a part of the first superconducting wire 50 is immersed in concentrated nitric acid, the soaked portion changes to the second superconducting wire 52.
  • the method for removing the low resistance conductor layer 6 does not necessarily have to be chemical, and the low resistance conductor layer 6 may be removed by mechanical cutting.
  • the superconducting connection portion 3 is a portion where the ends of the first superconducting wire 50 are connected to each other while maintaining the same characteristics as the first superconducting wire 50.
  • the start end 11 and the end 12 of the magnet portion 1 are the start end and the end of the PCS 30 as they are, and the magnet portion 1 and the PCS 30 are continuously formed. Therefore, the required superconducting connection portion 3 may be one place as shown in the figure.
  • Step S1 The first superconducting wire 50 is wound around to form the magnet portion 1.
  • Step S2 The low resistance conductor layer 6 is removed (or thinly processed) to form the second superconducting wire 52 at a predetermined portion of the first superconducting wire 50 other than the magnet portion 1.
  • Step S3 Both ends of the aggregate of the first superconducting wire 50 and the second superconducting wire 52 are joined to form the aggregate in an annular shape.
  • the magnet unit 1 and the PCS 30 are brought into the normal conduction state, the switch 16 is turned on, and the exciting current is passed through the magnet unit 1.
  • the magnet unit 1 and the PCS 30 are cooled to a superconducting state, and when the exciting current reaches a desired value, the switch 16 is turned off.
  • the current is continuously recirculated between the magnet unit 1 and the PCS 30.
  • a current is supplied to the heating unit 20 by the power supply device 21.
  • the heating unit 20 heats the second superconducting wire 52 to transition to the normal conducting state. Therefore, the current circulating in the magnet unit 1 and the PCS 30 becomes zero.
  • FIG. 4 is a schematic circuit diagram of the superconducting magnet 102 according to the preferred second embodiment.
  • the superconducting magnet 102 includes a winding bobbin 10, a PCS 31 (current switch), a first superconducting wire 50, and a second superconducting wire 52. Then, the first superconducting wire member 50 is wound around the winding bobbin 10 to form the magnet portion 1.
  • the excitation power supply is similar to that of the first embodiment (see FIG. 1).
  • 15 is connected to the switch 16 and the lead wire 14.
  • the start end 11 and the end 12 of the magnet portion 1 are the start end and the end of the PCS 31 as they are, and the magnet portion 1 and the PCS 31 are continuously formed.
  • the PCS 31 in the present embodiment includes a heater 8 for heating the second superconducting wire 52, and a heater power supply 9 for passing an electric current through the heater 8.
  • the heater 8 is used to generate heat by passing an electric current through a metal having high resistance (for example, Cu—Ni).
  • a metal having high resistance for example, Cu—Ni.
  • the second superconducting wire 52 is arranged in a straight line.
  • the second superconducting wire 52 may be simply arranged in a straight line.
  • a bobbin or jig (not shown) for the PCS 31 may be arranged at a position different from the bobbin 10 of the magnet portion 1, and the second superconducting wire 52 may be wound around the bobbin or jig (not shown). In that case, it is preferable to arrange the second superconducting wire 52 so as to reduce the inductance. An example thereof will be described with reference to FIGS. 5 and 6.
  • FIGS. 5 and 6 are views showing another arrangement method of the second superconducting wire 52 in the PCS 31.
  • the second superconducting wire 52 is configured by non-inductive winding.
  • the second superconducting wire 52 is arranged in a meander shape.
  • the inductance of the second superconducting wire 52 can be reduced.
  • the superconducting connection portion 3 only needs to be in one place, and the PCS 31 can be configured in a small size and at low cost.
  • FIG. 7 is a cross-sectional view of a main part of the superconducting magnet 104 according to the preferred third embodiment.
  • the superconducting magnet 104 includes a winding bobbin 10, a PCS 31, a first superconducting wire 50, and a second superconducting wire 52.
  • the superconducting magnet 104 includes an exciting power supply 15 (see FIG. 1) and a switch 16 (see FIG. 1), similarly to the superconducting magnet 100 of the first embodiment.
  • the first superconducting wire 50 is wound around the bobbin 10 to form the magnet portion 1.
  • the PCS 31 includes a second superconducting wire member 52 and a heater 8.
  • the PCS 31 is arranged close to the magnet portion 1, and the heat insulating layer 19 is inserted between the two.
  • the configuration and operation of the superconducting magnet 104 other than those described above are the same as those of the superconducting magnet 102 (see FIG. 4) of the second embodiment.
  • the magnet unit 1 and the PCS 31 can be arranged close to each other, there is an advantage that the superconducting magnet 104 can be miniaturized.
  • FIG. 8 is a schematic circuit diagram of the superconducting magnet 106 according to the preferred fourth embodiment.
  • the superconducting magnet 106 includes a PCS 32 (current switch), a first superconducting wire 70 (superconducting wire), a second superconducting wire 72, an exciting power supply 15, and a switch 16. .. Then, the first superconducting wire 70 is wound in a coil shape to form the magnet portion 71.
  • the functions of the exciting power supply 15 and the switch 16 are the same as those of the first embodiment (see FIG. 1).
  • FIG. 9 is an IX-IX cross-sectional view of the first superconducting wire 70 in FIG.
  • the first superconducting wire 70 includes a superconducting material portion 75 that is sequentially laminated, a low resistance conductor layer 76, and a high resistance conductor layer 77. All of these are formed in the shape of a tape having a rectangular cross section, and these materials are the materials of the superconducting material portion 5, the low resistance conductor layer 6, and the high resistance conductor layer 7 in the first embodiment (see FIG. 2). It is the same as the one.
  • FIG. 10 is a cross-sectional view taken along the line XX of the second superconducting wire 72 in FIG.
  • the second superconducting wire 72 is obtained by removing the low resistance conductor layer 76 from the first superconducting wire 70. That is, the second superconducting wire 72 includes a superconducting material portion 75 and a high resistance conductor layer 77. Similar to that of the first embodiment, in the second superconducting wire 72, it is not always necessary to completely remove the low resistance conductor layer 76, and the low resistance conductor layer 76 is made thinner than that of the first superconducting wire 70. At the same time, the low resistance conductor layer 76 may remain. Further, a plurality of first superconducting wire members 70 or second superconducting wire members 72 may be bundled in a parallel conductor shape to form a magnet portion 71 or a PCS 32.
  • the second superconducting wire 72 can be formed by removing all or a part of the low resistance conductor layer 76 from the first superconducting wire 70.
  • the PCS 32 can be configured in a small size and at low cost as in the first embodiment.
  • the configuration and operation of the present embodiment other than those described above are the same as those of the first embodiment (see FIGS. 1 to 3).
  • FIG. 11 is a schematic circuit diagram of the superconducting magnet 108 according to the preferred fifth embodiment.
  • the same reference numerals may be given to the parts corresponding to the respective parts of the other embodiments described above, and the description thereof may be omitted.
  • the superconducting magnet 108 is different from the superconducting magnet 102 of the second embodiment (see FIG. 4) in that PCS34 is applied instead of PCS31.
  • the superconducting magnet 108 is configured in the same manner as the superconducting magnet 102. Therefore, the configurations of the first superconducting wire 50 and the second superconducting wire 52 are the same as those shown in FIGS. 2 and 3.
  • the heat insulating layer 19 may be inserted between the magnet portion 1 and the PCS34 to install the PCS34.
  • the PCS 34 includes a second superconducting wire 52 and an AC power supply 17.
  • the AC power supply 17 is connected to the high resistance conductor layer 7 (see FIG. 3) of the second superconducting wire 52.
  • the operation when the permanent current mode operation is performed is the same as that of the first embodiment.
  • the AC power supply 17 applies a predetermined AC voltage to the second superconducting wire 52. Since the inductance of the magnet portion 1 is sufficiently larger than the inductance of the second superconducting wire member 52, most of the current supplied from the AC power supply 17 flows through the second superconducting wire member 72. As a result, the second superconducting wire 72 functions as a heater to shift the second superconducting wire 52 to the normal conducting state, and the current circulating in the magnet unit 1 and the PCS 34 becomes zero.
  • the high-resistance conductor layer 7 (see FIG. 3) is a Fe-based alloy, the resistivity is 1.5 ⁇ 10 -2 [ ⁇ m], the frequency of the AC voltage is assumed to be 1MHz .. In this case, the skin depth is 6 ⁇ 10 ⁇ 2 [mm], and most of the current flowing through the second superconducting wire 52 can flow through the high resistance conductor layer 7.
  • FIG. 12 is a schematic circuit diagram of the superconducting magnet 110 according to the preferred sixth embodiment.
  • the same reference numerals may be given to the parts corresponding to the respective parts of the other embodiments described above, and the description thereof may be omitted.
  • the superconducting magnet 108 is different from the superconducting magnet 102 of the second embodiment (see FIG. 4) in that PCS36 is applied instead of PCS31.
  • the superconducting magnet 110 is configured in the same manner as the superconducting magnet 102.
  • the PCS 36 includes a second superconducting wire 52, an electromagnet 18 (AC magnetic field generator), and an AC power supply 17.
  • the electromagnet 18 is arranged at a position close to the second superconducting wire 52.
  • the operation when the permanent current mode operation is performed is the same as that of the first embodiment.
  • the AC power supply 17 applies a predetermined AC voltage to the electromagnet 18.
  • the electromagnet 18 generates an AC magnetic field in the high resistance conductor layer 7 (see FIG. 3) of the second superconducting wire 52, and an eddy current is generated in the high resistance conductor layer 7.
  • the high resistance conductor layer 7 generates heat
  • the second superconducting wire 52 is made to transition to the normal conducting state
  • the current circulating in the magnet portion 1 and the PCS 34 becomes zero.
  • the above-mentioned AC magnetic field has an effect of lowering the critical current of the superconducting material portion 5 (see FIG. 3), this effect may also be used for the normal conduction transition of the second superconducting wire material 52.
  • the superconducting magnets 100 to 110 per unit length more than the superconducting material portions 5,75, the high resistance conductor layers 7,77, and the high resistance conductor layers 7,77.
  • the second superconducting wire 52, 72 includes the current switches 30 to 36 including the second superconducting wire 52, 72, and the second superconducting wire 52, 72 does not include the low resistance conductor layers 6,76, or the first superconducting wire.
  • the second superconducting wires 52 and 72 can be constructed by removing the low resistance conductor layers 6 and 76 from the first superconducting wires 50 and 70, and the superconducting magnets 100 to 110 can be constructed at low cost. Can be done.
  • the current switch 31 includes a heater 8 for heating the second superconducting wire 52.
  • the heater 8 can shift the second superconducting wire 52 to the normal conducting state.
  • the current switch 34 is provided with an AC power supply 17 that applies an AC voltage to the high resistance conductor layer 7 of the second superconducting wire member 52.
  • an AC power supply 17 that applies an AC voltage to the high resistance conductor layer 7 of the second superconducting wire member 52.
  • the current switch 36 is provided with an AC magnetic field generating unit 18 that generates an eddy current in the high resistance conductor layer 7 of the second superconducting wire 52 by generating an AC magnetic field.
  • the high resistance conductor layer 7 generates heat due to the eddy current, and the second superconducting wire 52 can be made to transition to the normal conducting state.
  • the superconducting material portion (5,75) preferably contains MgB 2.
  • the superconducting material portions 5, 75 having a relatively high transition temperature can be manufactured at low cost.
  • the low-resistance conductor layer 6 is formed by forming Cu or a Cu-based alloy in a cylindrical shape
  • the high-resistance conductor layer 7 is arranged on the inner peripheral side of the low-resistance conductor layer 6, and the Fe or Fe-based alloy is formed in a cylindrical shape.
  • the superconducting material portion 5 is arranged on the inner peripheral side of the high resistance conductor layer 7.
  • the superconducting magnets 100 to 110 include a DC power supply (15) that supplies an electric current to the first superconducting wire material 50, a switch 16 inserted between the DC power supply (15) and the first superconducting wire material 50, and a switch 16. It is more preferable to further provide. As a result, the switch 16 and the DC power supply (15) can recirculate the current between the magnet unit 1 and the PCS 30.
  • the wire lengths of the second superconducting wires 52 and 72 in the current switches (30 to 36) can be sufficiently shortened while stabilizing the operation of the superconducting magnets 100 to 110.
  • the low resistance conductor layers 6 and 76 have a property of being dissolved by a predetermined treatment agent, and the high resistance conductor layers 7 and 77 are not dissolved by the treatment agent or are more dissolved than the low resistance conductor layers 6 and 76. It is more preferable to have a property that is difficult to do. As a result, the low resistance conductor layers 6 and 76 can be easily removed from the first superconducting wires 50 and 70 with a treatment agent to easily form the second superconducting wires 52 and 72.
  • the present invention is not limited to the above-described embodiment, and various modifications are possible.
  • the above-described embodiments are exemplified for the purpose of explaining the present invention in an easy-to-understand manner, and are not necessarily limited to those having all the configurations described. Further, it is possible to replace a part of the configuration of one embodiment with the configuration of another embodiment, and it is also possible to add the configuration of another embodiment to the configuration of one embodiment. Further, it is possible to delete a part of the configuration of each embodiment, or add / replace another configuration.
  • the control lines and information lines shown in the figure show what is considered necessary for explanation, and do not necessarily show all the control lines and information lines necessary for the product. In practice, it can be considered that almost all configurations are interconnected. Possible modifications to the above embodiment are, for example, as follows.
  • the low resistance conductor layers 6 and 76 have a property of being dissolved by a predetermined treatment agent (that is, concentrated nitric acid), and the high resistance conductor layers 7 and 77 are not dissolved by this treatment agent. It has the property (or at least more difficult to dissolve than the low resistance conductor layers 6,76). Since there are many combinations of the low resistance conductor layers 6,76, the high resistance conductor layers 7,77, and the treatment agent having such chemical properties, the present invention is not limited to those described in the above embodiments.
  • a predetermined treatment agent that is, concentrated nitric acid

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Abstract

安価に構成できる超電導マグネットを実現する。そのため、超電導マグネット（１００）は、超電導材部と、高抵抗導体層と、高抵抗導体層よりも単位長あたりの抵抗値が低い低抵抗導体層と、を有する第１の超電導線材（５０）を巻回したマグネット部（１）と、超電導材部と、高抵抗導体層と、を有する第２の超電導線材（５２）を含んだ電流スイッチ（３０）と、を備え、第２の超電導線材（５２）は、低抵抗導体層を含まず、または第１の超電導線材（５０）における低抵抗導体層よりも薄く形成された低抵抗導体層を有する。

Description

超電導マグネット、超電導線材および超電導マグネットの生産方法
　本発明は、超電導マグネット、超電導線材および超電導マグネットの生産方法に関する。
　本技術分野の背景技術として、下記特許文献１の明細書の段落００１９には、「コイルボビンＣへ無接続超電導線１を巻回し超電導コイルＳ１を製作し、その同一線材の一部分へヒーター線Ｈを巻き付けた。そのヒーター線Ｈを巻き付けた部分を無誘導巻で超電導コイルＳ２を製作した。超電導コイルＳ２は、熱式永久電流スイッチとして使用する。超電導コイル全体を冷媒中に浸けたままで、超電導コイルＳ２のヒーター線Ｈへ電流を流し超電導転移温度以上に加熱して、超電導状態を破壊させる。その状態で、電極ＰＬ１と電極ＰＬ２から給電すると、超電導コイルＳ１を励磁することができる。」と記載されている。
特開２００１－１７６３３８
　ところで、超電導マグネットには、特許文献１にあるように、永久電流スイッチが設けられることが多い。しかし、永久電流スイッチを設けることによって超電導マグネットのコストアップが大きくなるという問題が生じる。
　この発明は上述した事情に鑑みてなされたものであり、安価に構成できる超電導マグネット、超電導線材および超電導マグネットの生産方法を提供することを目的とする。
　上記課題を解決するため本発明の超電導マグネットは、超電導材部と、高抵抗導体層と、前記高抵抗導体層よりも単位長あたりの抵抗値が低い低抵抗導体層と、を有する第１の超電導線材を巻回したマグネット部と、前記超電導材部と、前記高抵抗導体層と、を有する第２の超電導線材を含んだ電流スイッチと、を備え、前記第２の超電導線材は、前記低抵抗導体層を含まず、または前記第１の超電導線材における前記低抵抗導体層よりも薄く形成された前記低抵抗導体層を有することを特徴とする。
　本発明によれば、安価に構成できる超電導マグネット、超電導線材および超電導マグネットの生産方法を実現できる。
好適な第１実施形態による超電導マグネットの模式的な回路図である。 図１におけるII－II断面図である。 図１におけるIII－III断面図である。 好適な第２実施形態による超電導マグネットの模式的な回路図である。 ＰＣＳにおける第２の超電導線材の他の配置方法を示す図である。 ＰＣＳにおける第２の超電導線材の、さらに他の配置方法を示す図である。 好適な第３実施形態による超電導マグネットの要部の断面図である。 好適な第４実施形態による超電導マグネットの模式的な回路図である。 図８における超電導線材のIX－IX断面図である。 図８における超電導線材のX－X断面図である。 好適な第５実施形態による超電導マグネットの模式的な回路図である。 好適な第６実施形態による超電導マグネット１１０の模式的な回路図である。
［実施形態の前提］
　超電導線材を用いた超電導マグネットは、ＭＲＩ（Magnetic Resonance Imaging；磁気共鳴イメージング）、ＮＭＲ（nuclear magnetic resonance；核磁気共鳴）、粒子線医療装置などで利用されており、また電動機等への応用も日々検討されている。超電導マグネットは、超電導線材に直流電流を流しても損失が生じない特徴から、超電導マグネットを含む閉回路全体を超電導で構成し直流電流を流し続ける、いわゆる永久電流モードで運転する場合がある。永久電流モードでは、超電導マグネットに電流を流す電源が接続されていない状態で、超電導マグネットが磁場を維持できる。
　一般に永久電流モード運転は、超電導マグネットと励磁用電源とを接続して超電導マグネットに励磁電流を供給する閉回路と、上記超電導マグネットとＰＣＳ（Persistent Current Switch；永久電流スイッチ）を超電導接続して永久電流を流す閉回路と、を設けた装置で実行される。すなわち、ＰＣＳを常電導状態にした状態で励磁用電源から超電導マグネットに励磁電流を印加し、励磁電流が所望の値になった際にＰＣＳを超電導状態にしつつ励磁用電源を超電導マグネットから電気回路的に切り離すとよい。
　逆に、超電導マグネットを消磁する場合は、ＰＣＳを常電導状態に転移させる。その方法は、超電導線材をヒーターで加熱する、または超電導線材に磁場を印加する等の方法が採用される。励消磁に要する時間は、超電導マグネットのインダクタンスＬと常電導状態のＰＣＳの電気抵抗（以下単に抵抗と記す）Ｒから決まる時定数（＝Ｌ／Ｒ）に依る。時定数を如何に設定するかは、一般に超電導マグネット応用機器の仕様等から決定される事項であり、常電導状態のＰＣＳは所望の電気抵抗を有することが求められる。
　ＰＣＳの常電導状態での抵抗値は、ＰＣＳに用いる超電導線材を構成する材料の電気抵抗率（以下単に抵抗率と記す）と、断面の寸法と、長さと、によって決定される。一般に超電導線材は、Ｃｕ、Ａｌ、Ａｇ等や、それらを基とする合金を管状にして内部に超電導材料を詰め、あるいはそれら金属と超電導材料をテープ状に積層することで実現される。すなわち、超電導線材の断面には超電導材と金属を含むことが一般的である。金属は超電導線の安定化材としての役割があり、安定化材としての金属は低抵抗であることが求められる。一方、ＰＣＳでは上記のように常電導状態で所望の電気抵抗を有することが求められるため、超電導マグネットと同じ超電導線材でＰＣＳを構成する場合、ＰＣＳの線材長が長くなるという問題が生じる。
　ＰＣＳの線材長を短くするには、超電導マグネットと異なるＰＣＳ用超電導線材として、金属部分の断面積を減少する、抵抗率の高い金属（例えばＣｕ－Ｎｉ合金）を用いる等の手段で、単位長あたりの抵抗を大きくする方法がある。これらの方法は、安定化とはトレードオフの施策となるため、ＰＣＳを比較的磁場の低い場所に設置する、超電導材の断面積を大きくする等の方法で、負荷マージンを大きく取り、これによって安定性を確保するのが一般的である。なお、超電導材に接触する金属には、超電導線材加工時に超電導材の原料が反応して超電導材になることを妨げないものが選ばれる。これらの方法によると、超電導マグネットとＰＣＳとは、それらの二か所の端部同士で超電導接続された閉回路を構成する。
　永久電流モードで運転する超電導マグネットにおいては、超電導マグネットとＰＣＳを超電導接続し、ＰＣＳには常電導時に所望の電気抵抗値を付与し、かつ超電導マグネットとＰＣＳの回路全体として経済的な構成を実現することが望ましい。一方、特許文献１の内容を適用した構成においては、ループになった超電導線材の一部を、流れる電流が同じ向きになるように巻回して超電導マグネットを構成し、それ以外の部分を無誘導巻きにすることでＰＣＳを構成することになる。これらの構成によると超電導マグネットとＰＣＳの間には超電導接続を設ける必要がなくなるか、あるいは超電導接続を１箇所にすることができる。
　一般に超電導接続には高い技術が要求され、かつ超電導マグネットの応用機器内での取り回しや作業性の確保が必要であるため、従来の超電導接続が２か所必要な構成と比べ経済的である。一方、超電導線マグネットとＰＣＳを同じ超電導線材で構成することから、ＰＣＳに必要な線材長が長くなる。
　そこで、後述する好適な実施形態は、超電導マグネットとＰＣＳ間の超電導接続を１か所とし、かつＰＣＳ用の超電導線材を超電導マグネットの超電導線材と同じ構成とした場合のＰＣＳと比較して、小型軽量なＰＣＳを実現し、これによって超電導マグネットを経済的に実現しようとするものである。
［第１実施形態］
　図１は、好適な第１実施形態による超電導マグネット１００の模式的な回路図である。
　図１において、超電導マグネット１００は、ＰＣＳ３０（電流スイッチ）と、第１の超電導線材５０（超電導線材）と、第２の超電導線材５２と、励磁用電源１５（直流電源）と、スイッチ１６と、を備えている。そして、第１の超電導線材５０がコイル状に巻回されることにより、マグネット部１が構成されている。
　励磁用電源１５は直流電源であり、スイッチ１６およびリード線１４を介して、マグネット部１の始端１１と終端１２とに接続されている。なお、リード線１４と第１の超電導線材５０との接続は、通常のハンダ接続でよい。これにより、励磁用電源１５は、スイッチ１６によってオン状態にされると、マグネット部１の始端１１と終端１２との間に電流を供給する。
　ＰＣＳ３０は、一般的に永久電流スイッチ（Persistent Current Switch）と呼ばれているものであり、第２の超電導線材５２を加熱する加熱部２０と、加熱部２０に電流を流す電源装置２１と、を備えている。本実施形態によれば、マグネット部１の始端１１および終端１２は、そのままＰＣＳ３０の始端および終端になっており、マグネット部１とＰＣＳ３０とは連続的に第１の超電導線材５０よって結合されている。
　図２は、図１における第１の超電導線材５０のII－II断面図である。
　図２において第１の超電導線材５０は、超電導材部５と、低抵抗導体層６と、高抵抗導体層７と、を備えている。低抵抗導体層６は、ＣｕまたはＣｕ基合金を円筒状に形成したものである。高抵抗導体層７は、低抵抗導体層６の内周側に配置され、ＦｅまたはＦｅ基合金を円筒状に形成したものである。また、超電導材部５は、ＭｇＢ2（二ホウ化マグネシウム）を主成分とし、高抵抗導体層７の内周側に配置されている。但し、超電導材部５の一部には、超電導材以外の物質を含んでいてもよい。
　図３は、図１における第２の超電導線材５２のIII－III断面図である。
　図３において、第２の超電導線材５２は、第１の超電導線材５０（図２参照）から低抵抗導体層６を除去したものである。すなわち、第２の超電導線材５２は、高抵抗導体層７と、超電導材部５と、を備えている。なお、第２の超電導線材５２においては、必ずしも低抵抗導体層６を完全に除去する必要はなく、第１の超電導線材５０よりも低抵抗導体層６を薄く加工しつつ、低抵抗導体層６を残存させておいてもよい。
　このように、本実施形態によれば、第１の超電導線材５０から低抵抗導体層６の全てまたは一部を取り除くことによって第２の超電導線材５２を構成することができる。これにより、ＰＣＳ３０を小型かつ安価に構成することができる。
　第１の超電導線材５０を、例えば直径１．６ｍｍ程度のＭｇＢ2超電導線材に適用する場合、超電導材部５は、ＭｇＢ2を２５％（重量パーセント、以下同）以上含むとよい。また、高抵抗導体層７は、Ｆｅを３５％以上、ＳＵＳ３１６Ｌを１５％以上含むとよい。また、低抵抗導体層６は、Ｃｕを２５％以上含むとよい。
　上述した第１の超電導線材５０の構成によれば、ＭｇＢ2が常電導転移する約４０Ｋにおいて、単位長さ当たりの抵抗値を１×１０-3Ω／ｍオーダにすることができる。そして、第１の超電導線材５０から低抵抗導体層６を除去した第２の超電導線材５２においては、単位長さ当たりの抵抗値を１×１０-2Ω／ｍオーダにすることができる。従って、第２の超電導線材５２をＰＣＳ３０に適用すると、第１の超電導線材５０をそのままＰＣＳ３０に適用する場合と比較して、ＰＣＳ３０における線材長を約１０分の１に短縮できる。
　ここで、低抵抗導体層６の単位長あたりの抵抗値をＲ６（図示せず）とし、高抵抗導体層７の単位長あたりの抵抗値をＲ７（図示せず）としたとき、比Ｒ７／Ｒ６は、「２」以上かつ「１０12」未満にすると好ましい。その理由は、比Ｒ７／Ｒ６が「２」未満であれば、「ＰＣＳ３０における線材長を短縮する」という効果が不十分になり、比Ｒ７／Ｒ６が「１０12」以上になると、超電導マグネット１００の動作が不安定になるためである。また、比Ｒ７／Ｒ６は、「１０7」以下にすると、一層好ましい。その理由は、廉価に入手できる材料で高抵抗導体層７を実現できるため、超電導マグネット１００のコストを下げられるためである。
　上述のように構成された第１の超電導線材５０を濃硝酸に浸けると、Ｃｕを主成分とする低抵抗導体層６は溶解する。一方、Ｆｅを主成分とする高抵抗導体層７は、濃硝酸に対して不働態を形成するため、殆ど溶解しない。すなわち、第１の超電導線材５０の一部を濃硝酸に浸けると、浸けた部分が第２の超電導線材５２に変化する。但し、低抵抗導体層６の除去方法は必ずしも化学的なものである必要はなく、機械的な切削加工によって低抵抗導体層６を除去してもよい。
　図１に戻り、超電導接続部３は、第１の超電導線材５０と同等の特性を維持しつつ、第１の超電導線材５０の端部同士を接続した箇所である。上述したように、本実施形態によれば、マグネット部１の始端１１および終端１２は、そのままＰＣＳ３０の始端および終端になっており、マグネット部１とＰＣＳ３０とは連続的に形成されている。従って、必要な超電導接続部３は、図示のように１か所でよい。
　ここで、超電導マグネット１００の製造方法をまとめておくと、次のようになる。これらステップＳ１，Ｓ２，Ｓ３のうち、ステップＳ２，Ｓ３の実行順序は入れ替えてもよい。
・ステップＳ１：第１の超電導線材５０を巻回してマグネット部１を形成する。
・ステップＳ２：第１の超電導線材５０のうちマグネット部１以外の所定箇所において、低抵抗導体層６を除去し（または薄く加工して）第２の超電導線材５２を形成する。
・ステップＳ３：第１の超電導線材５０および第２の超電導線材５２の集合体の両端を接合して、該集合体を環状に形成する。
　上記構成において、永久電流モード運転を行う場合は、マグネット部１およびＰＣＳ３０を常電導状態にし、スイッチ１６をオン状態にしてマグネット部１に励磁電流を流す。次に、マグネット部１およびＰＣＳ３０を冷却して超電導状態にし、励磁電流が所望の値になった際にスイッチ１６をオフ状態にする。これにより、マグネット部１とＰＣＳ３０との間で電流が継続的に環流する。
　その後、マグネット部１を消磁する場合は、電源装置２１によって加熱部２０に電流を供給する。これによって、加熱部２０は、第２の超電導線材５２を加熱して常電導状態に遷移させる。従って、マグネット部１とＰＣＳ３０に環流する電流はゼロになる。
［第２実施形態］
　図４は、好適な第２実施形態による超電導マグネット１０２の模式的な回路図である。なお、以下の説明において、上述した第１実施形態の各部に対応する部分には同一の符号を付し、その説明を省略する場合がある。
　図４において、超電導マグネット１０２は、巻きボビン１０と、ＰＣＳ３１（電流スイッチ）と、第１の超電導線材５０と、第２の超電導線材５２と、を備えている。そして、第１の超電導線材５０が巻きボビン１０に巻回されることにより、マグネット部１が構成されている。
　また、図４において図示は省略するが、本実施形態においても、マグネット部１の始端１１と終端１２との間には、第１実施形態のもの（図１参照）と同様に、励磁用電源１５が、スイッチ１６およびリード線１４が接続されている。マグネット部１の始端１１および終端１２は、そのままＰＣＳ３１の始端および終端になっており、マグネット部１とＰＣＳ３１とは連続的に形成されている。本実施形態におけるＰＣＳ３１は、第２の超電導線材５２を加熱するヒーター８と、ヒーター８に電流を流すヒーター用電源９と、を備えている。
　ヒーター８は、高抵抗な金属（例えばＣｕ－Ｎｉ）に電流を流し発熱させるものである。ＰＣＳ３１の内部において、第２の超電導線材５２は直線状に配置されている。第２の超電導線材５２の長さが短い場合には、図２に示すように、第２の超電導線材５２を単に直線状に配置するとよい。但し、第２の超電導線材５２として、ある程度の長さを要する場合には、スペースを節約するために、第２の超電導線材５２を巻回し、あるいは折り曲げることが好ましい。例えば、マグネット部１のボビン１０とは別の位置にＰＣＳ３１用のボビンやジグ（図示せず）を配置し、ここに第２の超電導線材５２を巻回してもよい。その際には、インダクタンスを低減するように第２の超電導線材５２を配置することが好ましい。図５および図６を参照して、その例を説明する。
　図５および図６は、ＰＣＳ３１における第２の超電導線材５２の他の配置方法を示す図である。
　図５において、第２の超電導線材５２は、無誘導巻きによって構成されている。また、図６において、第２の超電導線材５２は、ミアンダ状に配置されている。図５および図６の何れの配置方法においても、第２の超電導線材５２におけるインダクタンスを低減することができる。
　本実施形態によれば、上述の第１実施形態と同様に、超電導接続部３が１か所で済み、ＰＣＳ３１を小型かつ安価に構成することができる。
［第３実施形態］
　図７は、好適な第３実施形態による超電導マグネット１０４の要部の断面図である。なお、以下の説明において、上述した他の実施形態の各部に対応する部分には同一の符号を付し、その説明を省略する場合がある。
　図７において、超電導マグネット１０４は、巻きボビン１０と、ＰＣＳ３１と、第１の超電導線材５０と、第２の超電導線材５２と、を備えている。さらに、図示は省略するが、超電導マグネット１０４は、第１実施形態の超電導マグネット１００と同様に、励磁用電源１５（図１参照）と、スイッチ１６（図１参照）と、を備えている。
　本実施形態においても、第１の超電導線材５０がボビン１０に巻回され、これによってマグネット部１が形成されている。また、ＰＣＳ３１は、第２の超電導線材５２と、ヒーター８と、を備えている。但し、本実施形態においては、ＰＣＳ３１がマグネット部１に近接配置されており、両者の間に断熱層１９が挿入されている。なお、上述した以外の超電導マグネット１０４の構成および動作は、第２実施形態の超電導マグネット１０２（図４参照）のものと同様である。このように、本実施形態によれば、マグネット部１とＰＣＳ３１とを近接配置できるため、超電導マグネット１０４を小型化できるという利点がある。
［第４実施形態］
　図８は、好適な第４実施形態による超電導マグネット１０６の模式的な回路図である。なお、以下の説明において、上述した他の実施形態の各部に対応する部分には同一の符号を付し、その説明を省略する場合がある。
　図８において、超電導マグネット１０６は、ＰＣＳ３２（電流スイッチ）と、第１の超電導線材７０（超電導線材）と、第２の超電導線材７２と、励磁用電源１５と、スイッチ１６と、を備えている。そして、第１の超電導線材７０がコイル状に巻回されることにより、マグネット部７１が構成されている。励磁用電源１５およびスイッチ１６の機能は、第１実施形態（図１参照）のものと同様である。
　図９は、図８における第１の超電導線材７０のIX－IX断面図である。
　図９において、第１の超電導線材７０は、順次積層された超電導材部７５と、低抵抗導体層７６と、高抵抗導体層７７と、を備えている。これらは、何れも矩形断面のテープ状に形成されているが、これらの材質は、第１実施形態（図２参照）における超電導材部５、低抵抗導体層６、および高抵抗導体層７のものと、それぞれ同様である。
　図１０は、図８における第２の超電導線材７２のX－X断面図である。
　第２の超電導線材７２は、第１の超電導線材７０から低抵抗導体層７６を除去したものである。すなわち、第２の超電導線材７２は、超電導材部７５と、高抵抗導体層７７と、を備えている。第１実施形態のものと同様に、第２の超電導線材７２においても、必ずしも低抵抗導体層７６を完全に除去する必要はなく、第１の超電導線材７０よりも低抵抗導体層７６を薄くしつつ、低抵抗導体層７６を残存させておいてもよい。また、第１の超電導線材７０または第２の超電導線材７２をそれぞれ並列導体状に複数本束ね、これによってマグネット部７１またはＰＣＳ３２を構成してもよい。
　このように、本実施形態によれば、第１の超電導線材７０から低抵抗導体層７６の全てまたは一部を取り除くことによって第２の超電導線材７２を構成することができる。これにより、第１実施形態と同様に、ＰＣＳ３２を小型かつ安価に構成することができる。なお、上述した以外の本実施形態の構成および動作は、第１実施形態（図１～図３参照）のものと同様である。
［第５実施形態］
　図１１は、好適な第５実施形態による超電導マグネット１０８の模式的な回路図である。なお、以下の説明において、上述した他の実施形態の各部に対応する部分には同一の符号を付し、その説明を省略する場合がある。
　図１１において、超電導マグネット１０８は、第２実施形態の超電導マグネット１０２（図４参照）と比較すると、ＰＣＳ３１に代えて、ＰＣＳ３４が適用される点が異なっている。それ以外の点では、超電導マグネット１０８は、超電導マグネット１０２と同様に構成されている。従って、第１の超電導線材５０および第２の超電導線材５２の構成も、図２および図３に示したものと同様である。
　また、図７に示した例と同様に、マグネット部１とＰＣＳ３４との間に断熱層１９を挿入してＰＣＳ３４を設置してもよい。ＰＣＳ３４は、第２の超電導線材５２と、交流電源１７と、を備えている。そして、交流電源１７は、第２の超電導線材５２の高抵抗導体層７（図３参照）に接続されている。
　上記構成において、永久電流モード運転を行う場合の動作は、第１実施形態と同様である。一方、マグネット部１を消磁する場合は、交流電源１７は所定の交流電圧を第２の超電導線材５２に印加する。マグネット部１のインダクタンスは、第２の超電導線材５２のインダクタンスよりも充分に大きいため、交流電源１７から供給された電流のほとんどは第２の超電導線材７２に流れる。これにより、第２の超電導線材７２がヒーターとして機能して、第２の超電導線材５２を常電導状態に遷移させ、マグネット部１とＰＣＳ３４に環流する電流はゼロになる。
　具体例を述べると、高抵抗導体層７（図３参照）がＦｅ基合金であって、抵抗率が１．５×１０-2［μΩｍ］であり、交流電圧の周波数が１ＭＨｚであったとする。この場合、表皮深さは６×１０-2［ｍｍ］になり、第２の超電導線材５２に流れる電流の大部分を高抵抗導体層７に流すことができる。
［第６実施形態］
　図１２は、好適な第６実施形態による超電導マグネット１１０の模式的な回路図である。なお、以下の説明において、上述した他の実施形態の各部に対応する部分には同一の符号を付し、その説明を省略する場合がある。
　図１１において、超電導マグネット１０８は、第２実施形態の超電導マグネット１０２（図４参照）と比較すると、ＰＣＳ３１に代えて、ＰＣＳ３６が適用される点が異なっている。それ以外の点では、超電導マグネット１１０は、超電導マグネット１０２と同様に構成されている。
　ＰＣＳ３６は、第２の超電導線材５２と、電磁石１８（交流磁場発生部）と、交流電源１７と、を備えている。そして、電磁石１８は、第２の超電導線材５２に近接する位置に配置されている。
　上記構成において、永久電流モード運転を行う場合の動作は、第１実施形態と同様である。一方、マグネット部１を消磁する場合は、交流電源１７は所定の交流電圧を電磁石１８に印加する。すると、電磁石１８によって第２の超電導線材５２の高抵抗導体層７（図３参照）に交流磁場が発生し、高抵抗導体層７に渦電流が生じる。これにより、高抵抗導体層７が発熱し、第２の超電導線材５２を常電導状態に遷移させ、マグネット部１とＰＣＳ３４に環流する電流はゼロになる。さらに、上述した交流磁場によって超電導材部５（図３参照）の臨界電流が低下する効果が生じるため、この効果も第２の超電導線材５２の常電導転移に用いてもよい。
［実施形態の効果］
　以上のように好適な本実施形態によれば、超電導マグネット１００～１１０は、超電導材部５，７５と、高抵抗導体層７，７７と、高抵抗導体層７，７７よりも単位長あたりの抵抗値が低い低抵抗導体層６，７６と、を有する第１の超電導線材５０，７０を巻回したマグネット部１，７１と、超電導材部５，７５と、高抵抗導体層７，７７と、を有する第２の超電導線材５２，７２を含んだ電流スイッチ３０～３６と、を備え、第２の超電導線材５２，７２は、低抵抗導体層６，７６を含まず、または第１の超電導線材５０，７０における低抵抗導体層６，７６よりも薄く形成された低抵抗導体層６，７６を有する。これにより、第１の超電導線材５０，７０から低抵抗導体層６，７６を除去することによって第２の超電導線材５２，７２を構成することができ、超電導マグネット１００～１１０を安価に構成することができる。
　また、電流スイッチ３１は、第２の超電導線材５２を加熱するヒーター８を備えることが一層好ましい。これにより、マグネット部１を消磁する際には、ヒーター８によって第２の超電導線材５２を常電導状態に遷移させることができる。
　また、電流スイッチ３４は、第２の超電導線材５２の高抵抗導体層７に交流電圧を印加する交流電源１７を備えることが一層好ましい。これにより、高抵抗導体層７に電流が流れ、高抵抗導体層７が発熱し、第２の超電導線材５２を常電導状態に遷移させることができる。
　また、電流スイッチ３６は、交流磁場を発生させることにより、第２の超電導線材５２の高抵抗導体層７に渦電流を生じさせる交流磁場発生部１８を備えることが一層好ましい。これにより、高抵抗導体層７が渦電流によって発熱し、第２の超電導線材５２を常電導状態に遷移させることができる。
　また、超電導材部（５，７５）は、ＭｇＢ2を含むことが好ましい。これにより、転移温度が比較的高い超電導材部５，７５を安価に製造することができる。
　また、低抵抗導体層６はＣｕまたはＣｕ基合金を円筒状に形成したものとし、高抵抗導体層７は、低抵抗導体層６の内周側に配置され、ＦｅまたはＦｅ基合金を円筒状に形成したものとし、超電導材部５を、高抵抗導体層７の内周側に配置すると、一層好ましい。これにより、低抵抗導体層６を最外周に配置でき、第２の超電導線材５２を形成する際に低抵抗導体層６を容易に除去できる。
　また、超電導マグネット１００～１１０は、第１の超電導線材５０に電流を供給する直流電源（１５）と、直流電源（１５）と第１の超電導線材５０との間に挿入されたスイッチ１６と、をさらに備えることが一層好ましい。これにより、スイッチ１６と直流電源（１５）とによってマグネット部１とＰＣＳ３０との間で電流を環流させることができる。
　また、高抵抗導体層７，７７の単位長あたりの抵抗値は、低抵抗導体層６，７６の単位長あたりの抵抗値に対して、２倍以上かつ１０12倍未満であることが一層好ましい。これにより、超電導マグネット１００～１１０の動作を安定させつつ、電流スイッチ（３０～３６）における第２の超電導線材５２，７２の線材長を充分に短縮できる。
　また、低抵抗導体層６，７６は、所定の処理剤によって溶解する性質を有し、高抵抗導体層７，７７は、処理剤によって溶解せず、または低抵抗導体層６，７６よりも溶解し難い性質を有すると一層好ましい。これにより、第１の超電導線材５０，７０から処理剤によって低抵抗導体層６，７６を除去して第２の超電導線材５２，７２を容易に形成することができる。
［変形例］
　本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、種々の変形が可能である。上述した実施形態は本発明を理解しやすく説明するために例示したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、ある実施形態の構成の一部を他の実施形態の構成に置き換えることが可能であり、ある実施形態の構成に他の実施形態の構成を加えることも可能である。また、各実施形態の構成の一部について削除し、もしくは他の構成の追加・置換をすることが可能である。また、図中に示した制御線や情報線は説明上必要と考えられるものを示しており、製品上で必要な全ての制御線や情報線を示しているとは限らない。実際には殆ど全ての構成が相互に接続されていると考えてもよい。上記実施形態に対して可能な変形は、例えば以下のようなものである。
（１）上記各実施形態において、低抵抗導体層６，７６は、所定の処理剤（すなわち濃硝酸）によって溶解する性質を有し、高抵抗導体層７，７７は、この処理剤では溶解しない（または、少なくとも低抵抗導体層６，７６よりも溶解し難い）性質を有する。このような化学的性質を有する低抵抗導体層６，７６、高抵抗導体層７，７７および処理剤の組み合わせは多数存在するため、上記各実施形態に記載のものに限定されるわけではない。
（２）上記各実施形態は、何れも本発明を超電導マグネットに適用した例を説明したが、第１の超電導線材５０，７０のみを単独で流通させてもよい。
１，７１　マグネット部
５，７５　超電導材部
６，７６　低抵抗導体層
７，７７　高抵抗導体層
８　ヒーター
１５　励磁用電源（直流電源）
１６　スイッチ
１７　交流電源
１８　電磁石（交流磁場発生部）
３０～３６　ＰＣＳ（電流スイッチ）
５０，７０　第１の超電導線材（超電導線材）
５２，７２　第２の超電導線材
１００～１１０　超電導マグネット

Claims (11)

  1. 　超電導材部と、高抵抗導体層と、前記高抵抗導体層よりも単位長あたりの抵抗値が低い低抵抗導体層と、を有する第１の超電導線材を巻回したマグネット部と、
    　前記超電導材部と、前記高抵抗導体層と、を有する第２の超電導線材を含んだ電流スイッチと、を備え、
    　前記第２の超電導線材は、前記低抵抗導体層を含まず、または前記第１の超電導線材における前記低抵抗導体層よりも薄く形成された前記低抵抗導体層を有する
    　ことを特徴とする超電導マグネット。
  2. 　前記電流スイッチは、前記第２の超電導線材を加熱するヒーターを備える
    　ことを特徴とする請求項１に記載の超電導マグネット。
  3. 　前記電流スイッチは、前記第２の超電導線材の前記高抵抗導体層に交流電圧を印加する交流電源を備える
    　ことを特徴とする請求項１に記載の超電導マグネット。
  4. 　前記電流スイッチは、交流磁場を発生させることにより、前記第２の超電導線材の前記高抵抗導体層に渦電流を生じさせる交流磁場発生部を備える
    　ことを特徴とする請求項１に記載の超電導マグネット。
  5. 　前記超電導材部は、ＭｇＢ2を含む
    　ことを特徴とする請求項１ないし４の何れか一項に記載の超電導マグネット。
  6. 　前記低抵抗導体層は、ＣｕまたはＣｕ基合金を円筒状に形成したものであり、
    　前記高抵抗導体層は、前記低抵抗導体層の内周側に配置され、ＦｅまたはＦｅ基合金を円筒状に形成したものであり、
    　前記超電導材部は、前記高抵抗導体層の内周側に配置されている
    　ことを特徴とする請求項５に記載の超電導マグネット。
  7. 　前記第１の超電導線材に電流を供給する直流電源と、
    　前記直流電源と前記第１の超電導線材との間に挿入されたスイッチと、をさらに備える
    　ことを特徴とする請求項１に記載の超電導マグネット。
  8. 　前記高抵抗導体層の単位長あたりの抵抗値は、前記低抵抗導体層の単位長あたりの抵抗値に対して、２倍以上かつ１０12倍未満である
    　ことを特徴とする請求項１に記載の超電導マグネット。
  9. 　前記低抵抗導体層は、所定の処理剤によって溶解する性質を有し、
    　前記高抵抗導体層は、前記処理剤によって溶解せず、または前記低抵抗導体層よりも溶解し難い性質を有する
    　ことを特徴とする請求項８に記載の超電導マグネット。
  10. 　超電導材部と、
    　高抵抗導体層と、
    　前記高抵抗導体層よりも単位長あたりの抵抗値が低い低抵抗導体層と、
    　を有し、
    　前記高抵抗導体層の単位長あたりの抵抗値は、前記低抵抗導体層の単位長あたりの抵抗値に対して、２倍以上かつ１０12倍未満である
    　ことを特徴とする超電導線材。
  11. 　超電導材部と、高抵抗導体層と、前記高抵抗導体層よりも単位長あたりの抵抗値が低い低抵抗導体層と、を有する第１の超電導線材を巻回してマグネット部を形成する過程と、
    　前記第１の超電導線材のうち前記マグネット部以外の箇所において前記低抵抗導体層を除去し、または薄く加工して第２の超電導線材を形成する過程と、
    　前記第１の超電導線材および前記第２の超電導線材の集合体の両端を接合することによって、前記集合体を環状に形成する過程と、を有する
    　ことを特徴とする超電導マグネットの生産方法。
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