WO2023013726A1 - 化合物超電導線用前駆体線、化合物超電導線および化合物超電導線の巻替え方法 - Google Patents

化合物超電導線用前駆体線、化合物超電導線および化合物超電導線の巻替え方法 Download PDF

Info

Publication number
WO2023013726A1
WO2023013726A1 PCT/JP2022/029931 JP2022029931W WO2023013726A1 WO 2023013726 A1 WO2023013726 A1 WO 2023013726A1 JP 2022029931 W JP2022029931 W JP 2022029931W WO 2023013726 A1 WO2023013726 A1 WO 2023013726A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
compound superconducting
compound
wire
precursor
superconducting wire
Prior art date
Application number
PCT/JP2022/029931
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
昌弘 杉本
弘之 福島
清慈 廣瀬
大亮 浅見
Original Assignee
古河電気工業株式会社
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 古河電気工業株式会社 filed Critical 古河電気工業株式会社
Priority to CN202280053948.6A priority Critical patent/CN117795627A/zh
Priority to JP2023540406A priority patent/JPWO2023013726A1/ja
Publication of WO2023013726A1 publication Critical patent/WO2023013726A1/ja

Links

Images

Classifications

    • 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
    • H01B12/10—Multi-filaments embedded in normal conductors
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01B—CABLES; CONDUCTORS; INSULATORS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR CONDUCTIVE, INSULATING OR DIELECTRIC PROPERTIES
    • H01B13/00—Apparatus or processes specially adapted for manufacturing conductors or cables
    • 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 disclosure relates to a precursor wire for a compound superconducting wire, a compound superconducting wire, and a method for rewinding the compound superconducting wire.
  • a compound superconducting wire for example, a compound superconducting wire such as Nb 3 Sn
  • a compound superconducting wire is normally wound around a winding frame for a superconducting coil, and then subjected to a compound forming heat treatment.
  • the Wind-and-React method (W&R method) is applied. This is because the compound superconducting wire obtained by heat treatment is very weak against strain.
  • the compound generation heat treatment for Nb 3 Sn generation is performed at a predetermined temperature of 600 ° C. or higher. It is necessary to carry out the heat treatment in a furnace in a vacuum or an inert gas atmosphere at a temperature of , and a large heat treatment apparatus corresponding to the dimensions of the magnet must be prepared.
  • React-and-Wind method (R&W method) in which a heat-treated compound-based superconducting wire such as Nb 3 Sn is used for coil winding.
  • the react-and-wind method has the advantage of providing flexibility in the selection of materials for the coil members such as the winding frame and the electrical insulation of the surface of the compound superconducting wire, as well as being able to adjust the strain on the compound superconducting wire after heat treatment. .
  • the superconducting properties of the compound superconducting wire such as Nb 3 Sn change depending on the state of strain in the compound superconducting wire, it is necessary to strictly consider the state of strain in the compound superconducting wire.
  • the compound superconducting wire may be damaged by strain due to the external force applied to the compound superconducting wire after heat treatment, or the compound superconducting wire may be subjected to compressive residual strain due to differences in thermal contraction of the composite materials when cooled.
  • the compound superconducting wire is subjected to tensile strain or transverse compressive strain due to electromagnetic force during coil operation, the superconducting properties of the compound superconducting wire, such as critical current, may be degraded. To date, many technological developments have been carried out to address this issue.
  • Patent Document 2 by softening the copper alloy around the filament and arranging an alumina-dispersed copper tube, flattening of the filament is suppressed when processing into a rectangular shape, and the magnetic field anisotropy of the critical current density is reduced. suppresses sexuality.
  • this technique is not a technique for improving the critical current density of the flattened filament shape itself.
  • Patent Document 3 discloses a processing method for obtaining a good filament shape in a rectangular wire.
  • Patent Documents 1 to 3 has a conductor structure in consideration of the magnetic anisotropy of the critical current of a compound superconducting wire having a rectangular shape, in order to prevent deterioration of the current-carrying characteristics of the coil. It relates to a structure and a processing method for suppressing abnormal deformation of the superconducting part inside the compound superconducting wire due to processing into a wire.
  • sufficient effects cannot be obtained as a technique applied to superconducting coils wound by the react-and-wind method in which winding is performed after heat treatment for compound formation. Therefore, in the reactor-and-wind method, it is necessary to secure a large operating margin for the superconducting coil in view of the risk of deterioration in the performance of the superconducting coil. It is an issue.
  • Patent Documents 4 to 6 describe a compound superconducting wire suitable for the react-and-wind method and a practical winding method for adjusting bending strain during winding.
  • Patent Documents 4 to 6 When the techniques of Patent Documents 4 to 6 are applied to actual coils and bent to a small diameter, a technique is used to reduce the strain received by the compound superconductor portion by reducing the wire outer diameter. As a result, since the critical current per wire becomes smaller, the coil manufacturing time may increase while the wire material winding length of the coil is increased. Furthermore, in the method of twisting multiple wires with small outer diameters to form a conductor, the more the number of twists, the more man-hours required, and the critical current per cross-sectional area of the entire stranded conductor, including voids, may decrease. .
  • Non-Patent Document 1 describes the mechanism by which superconducting properties such as critical current properties develop external magnetic field anisotropy by flattening a compound superconducting wire.
  • Non-Patent Document 2 describes the anisotropy of a wire having an aspect ratio of about 5, and proposes a conductor structure for avoiding the anisotropy.
  • Non-Patent Documents 3 and 4 describe design examples and characteristics of compound superconducting wires applied to coils wound by the react-and-wind method.
  • Patent Documents 1 to 3 have a conductor structure for alleviating the external magnetic field anisotropy of the rectangular wire, and anisotropy suppression. This is a technique for suppressing flattening deformation of the superconductor portion in order to do so.
  • Non-Patent Documents 1 and 2 show characteristic data for the anisotropy of compound superconductors, but do not describe the characteristics when these techniques are applied to the react-and-wind method.
  • Patent Documents 4 to 6 and Non-Patent Documents 3 to 4 describe a structure suitable for the react-and-wind method or its usage, but in order to bend to a small diameter, the outer diameter is reduced accordingly.
  • JP-A-53-107296 JP-A-4-298917 Japanese Patent Application Laid-Open No. 2007-173102 Japanese Patent No. 5718171 Japanese Patent No. 6155253 Japanese Patent No. 6182577
  • An object of the present disclosure is to enable the manufacture of coils on a commercial basis, to provide a precursor wire for a compound superconducting wire and a compound superconducting wire that are excellent in windability to a small diameter and have a large critical current, and a method for rewinding the compound superconducting wire. is to provide
  • a compound superconducting precursor section composed of a plurality of compound superconducting precursor filaments and a first matrix precursor in which the plurality of compound superconducting precursor filaments are embedded and which contains a first stabilizer; Cylindrical reinforcing material disposed on the outer peripheral side of the compound superconducting precursor portion and composed of a plurality of reinforcing filaments and a second matrix in which the plurality of reinforcing filaments are embedded and a second matrix containing a second stabilizing material. and a tubular stabilizing member portion made of a third stabilizing material disposed on at least one of the inner peripheral side and the outer peripheral side of the reinforcing member portion, and extending in the longitudinal direction of the compound superconducting precursor portion.
  • a precursor wire for a compound superconducting wire wherein the aspect ratio Ab1 (Wb1/Tb1) of the width dimension Wb1 of the compound superconducting precursor portion to the thickness dimension Tb1 of the compound superconducting precursor portion in a vertical cross section is 1.80 or more. .
  • the precursor wire for a compound superconducting wire according to any one of [1] to [3] above, having an area of 0.40 mm 2 or more and 4.00 mm 2 or less.
  • the compound superconducting precursor filament is Nb, and between the compound superconducting precursor portion and the reinforcement portion, a Sn diffusion prevention portion made of Nb or Ta, or an alloy or composite thereof is further provided.
  • the first stabilizer is copper or a copper alloy
  • the reinforcing filaments are one or more metals selected from the group consisting of Nb, Ta, V, W, Mo, Fe, Ti and Hf. any one of the above [1] to [5], wherein the second stabilizing material is copper or a copper alloy, and the third stabilizing material is copper or a copper alloy
  • a compound superconductor portion composed of a plurality of compound superconducting filaments containing a compound superconducting phase, a first matrix in which the plurality of compound superconducting filaments are embedded and containing a first stabilizer, and the compound a tubular reinforcing member portion disposed on the outer peripheral side of the superconductor portion and configured of a plurality of reinforcing filaments and a second matrix in which the plurality of reinforcing filaments are embedded and a second matrix containing a second stabilizer; and a cylindrical stabilizer portion made of a third stabilizer disposed on at least one of the inner peripheral side and the outer peripheral side of the reinforcing member portion, and in a cross section perpendicular to the longitudinal direction of the compound superconductor portion A compound superconducting wire, wherein an aspect ratio Ab2 (Wb2/Tb2) of a width dimension Wb2 of said compound superconductor portion to a thickness dimension Tb2 of said compound superconductor portion is 1.80 or
  • the compound superconducting phase is Nb 3 Sn, and further comprising a Sn diffusion preventing portion made of Nb or Ta, an alloy thereof, or a composite material between the compound superconductor portion and the reinforcing portion.
  • the first stabilizer is copper or a copper alloy
  • the reinforcing filaments are one or more metals selected from the group consisting of Nb, Ta, V, W, Mo, Fe, Ti and Hf. any one of the above [7] to [11], wherein the second stabilizing material is copper or a copper alloy, and the third stabilizing material is copper or a copper alloy A compound superconducting wire according to 1.
  • a precursor wire for a compound superconducting wire, a compound superconducting wire, and a method for rewinding the compound superconducting wire which enable coil production on a commercial basis, are excellent in windability to a small diameter, and have a large critical current. can be provided.
  • FIG. 1 is a cross-sectional view showing an example of a precursor wire for compound superconducting wires according to an embodiment.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view showing another example of the precursor wire for compound superconducting wires of the embodiment.
  • FIG. 3 is a cross-sectional view showing an example of the compound superconducting wire of the embodiment.
  • FIG. 4 is a cross-sectional view showing another example of the compound superconducting wire of the embodiment.
  • FIG. 5 is a process flow for explaining a method of manufacturing a superconducting coil by a react-and-wind method using a compound superconducting wire precursor wire and a compound superconducting wire according to an embodiment.
  • FIG. 5 is a process flow for explaining a method of manufacturing a superconducting coil by a react-and-wind method using a compound superconducting wire precursor wire and a compound superconducting wire according to an embodiment.
  • FIG. 6 is a process flow for explaining a method of manufacturing a superconducting coil by a wind-and-react method using a compound superconducting wire precursor wire and a compound superconducting wire according to an embodiment.
  • FIG. 7 is a schematic diagram for explaining a method for rewinding the compound superconducting wire of the embodiment.
  • FIG. 8 shows the critical current (non-Cu- Jc value) and the aspect ratio Ab2 is a graph showing the relationship.
  • FIG. 9 shows the critical current (non-Cu-Jc value) per cross-sectional area of the compound superconducting wire with respect to the tensile stress in the wire axial direction for the compound superconducting wires obtained by the react-and-wind method and the wind-and-react method. is a graph showing
  • the inventors of the present invention as a result of intensive research, have found a compound superconducting precursor for a precursor wire for a compound superconducting wire, which can be bent to a small diameter and can be used to increase the critical current per wire.
  • a compound superconducting precursor for a precursor wire for a compound superconducting wire which can be bent to a small diameter and can be used to increase the critical current per wire.
  • a precursor wire for a compound superconducting wire of an embodiment comprises a plurality of compound superconducting precursor filaments and a first matrix precursor in which the plurality of compound superconducting precursor filaments are embedded and which contains a first stabilizer.
  • a compound superconducting precursor portion which is arranged on the outer peripheral side of the compound superconducting precursor portion, a plurality of reinforcing filaments, and a second matrix in which the plurality of reinforcing filaments are embedded and which contains a second stabilizer; and a cylindrical stabilizer portion disposed on at least one of the inner peripheral side and the outer peripheral side of the reinforcing member portion and made of a third stabilizer, wherein the an aspect ratio Ab1 (Wb1/Tb1) of the width dimension Wb1 of the compound superconducting precursor portion to the thickness dimension Tb1 of the compound superconducting precursor portion in a cross section perpendicular to the longitudinal direction of the compound superconducting precursor portion is 1.80 or more; be.
  • a compound superconducting wire of an embodiment is a compound superconductor composed of a plurality of compound superconducting filaments containing a compound superconducting phase, and a first matrix in which the plurality of compound superconducting filaments are embedded and which contains a first stabilizer.
  • a cylindrical portion arranged on the outer peripheral side of the compound superconductor portion, and composed of a plurality of reinforcing filaments and a second matrix in which the plurality of reinforcing filaments are embedded and a second stabilizing material.
  • an aspect ratio Ab2 (Wb2/Tb2) of the width dimension Wb2 of the compound superconductor portion to the thickness dimension Tb2 of the compound superconductor portion is 1.80 or more.
  • FIG. 1 is a cross-sectional view showing an example of a precursor wire for compound superconducting wires according to an embodiment.
  • the compound superconducting wire precursor wire 1 has a compound superconducting precursor portion 10 , a reinforcement portion 30 and a stabilizer portion 40 .
  • a compound superconducting precursor section 10 constituting a compound superconducting wire precursor wire 1 is composed of a plurality of compound superconducting precursor filaments 11 and a first matrix precursor 12 .
  • the compound superconducting precursor part 10 is linear and extends along the longitudinal direction of the compound superconducting wire precursor wire 1 .
  • a first matrix precursor 12 embeds a plurality of compound superconducting precursor filaments 11 and contains a first stabilizer.
  • the compound superconducting precursor filament 11 becomes a compound superconducting filament 21 containing a compound superconducting phase by subjecting the compound superconducting precursor filament 11 to a heat treatment process for generating a compound superconducting phase, which will be described later. Since the compound superconducting phase constituting the compound superconducting wire 2 described later is preferably a metal compound superconducting phase formed of Nb 3 Sn, the compound superconducting precursor filaments 11 are preferably formed of Nb. The material constituting the compound superconducting precursor filament 11 is appropriately selected according to the type of the compound superconducting phase.
  • the first matrix precursor 12 containing the first stabilizing material becomes the first matrix 22 containing the first stabilizing material by subjecting it to a heat treatment process for generating a compound superconducting phase.
  • the first matrix 22 containing the first stabilizing material can provide the effects of suppressing damage to the compound superconducting filaments 21 in the compound superconducting wire 2, magnetically stabilizing, and thermally stabilizing. These effects are further improved when the first stabilizer constituting the first matrix precursor 12 is copper or a copper alloy.
  • the first stabilizer is preferably formed of a Cu—Sn alloy.
  • the material forming the first stabilizer is appropriately selected according to the type of the compound superconducting phase forming the compound superconducting wire 2 .
  • the first stabilizer of the first matrix precursor 12 when the first stabilizer of the first matrix precursor 12 is a Cu—Sn alloy, the first stabilizer of the first matrix precursor 12 contains up to 15.8% by mass of Sn (solid solubility limit). can do. In addition, the first stabilizer of the first matrix precursor 12 may contain a small amount of elements other than Cu and Sn. % or less.
  • FIG. 1 and FIGS. 2 to 4 show an example of producing a compound superconducting phase of Nb 3 Sn by the bronze method . method may be applied.
  • the compound superconducting phase may be a compound superconducting material having superconducting properties with greater strain sensitivity than an alloy-based superconducting material such as NbTi. good.
  • the reinforcement member 30 that constitutes the compound superconducting wire precursor wire 1 has a cylindrical shape and is arranged on the outer peripheral side of the compound superconducting precursor member 10 .
  • the reinforcement part 30 is composed of a plurality of reinforcement filaments 31 and a second matrix 32 .
  • a second matrix 32 embeds a plurality of reinforcing filaments 31 and includes a second stabilizer.
  • the reinforcing filaments 31 constituting the reinforcing material part 30 are made of one metal selected from the group consisting of Nb, Ta, V, W, Mo, Fe, Ti and Hf, or an alloy composed of two or more metals. is preferred. Note that the reinforcing filaments 31 may contain unavoidable impurities.
  • the reinforcing filaments 31 mainly contain Nb, as inevitable impurities, for example, O is 150 ppm or less, H is 15 ppm or less, C is 100 ppm or less, N is 100 ppm or less, Fe is 50 ppm or less, Ni is 50 ppm or less, Ti is 20 ppm or less, Si is 50 ppm or less, W is 300 ppm or less, and Ta is 1000 ppm or less.
  • the reinforcing filaments 31 mainly contain Ta, O, H, C, N, Fe, Ni, Ti, Si, W, Nb and Mo may be contained as unavoidable impurities.
  • the reinforcing filament 31 is selected from the group of Nb, Ta, V, W, Mo and Hf that do not show ferromagnetism, considering the influence on the compound superconducting wire 2. Further, from the viewpoint of workability, an alloy composed of one metal or two or more metals selected from the group of Nb, Ta and V is preferred.
  • an alloy composed of two or more metals selected from the above element group that constitutes the reinforcing filament 31 it is an Nb—Ta alloy in that it is excellent in composite workability with copper or a copper alloy. is preferred.
  • the alloy composed of a metal selected from the above element group and copper is preferably a Cu—Nb alloy or a Cu—V alloy in terms of excellent composite workability with copper or a copper alloy. .
  • the term “difficult to dissolve in Cu” means that the metal or alloy constituting the reinforcing filaments 31 dissolves in Cu in a heat treatment process (for example, 600° C. to 750° C.) for generating a compound superconducting phase at a rate of 1 atm. %.
  • the reinforcement member 30 As described above, in the reinforcement member 30 , a plurality of reinforcement filaments 31 made of a metal material that is difficult to dissolve in Cu are embedded in the second matrix 32 . Therefore, it is possible to suppress the formation of intermetallic compounds in the reinforcing filaments 31 in the reinforcing member portion 30, and the reinforcing member portion 30 can function as a high-strength component resistant to tensile strain and bending strain.
  • the second stabilizer forming the second matrix 32 of the reinforcing member 30 is preferably copper or a copper alloy.
  • the second stabilizer may contain unavoidable impurities. Inevitable impurities in the second stabilizer include O, Fe, S and Bi.
  • a second matrix 32 comprising a second stabilizer can have the effect of providing the stiffener section 30 with a stabilizing function in addition to its stiffening function.
  • the stabilizing member 40 that constitutes the compound superconducting wire precursor wire 1 is cylindrical, and is arranged on at least one of the inner peripheral side and the outer peripheral side of the reinforcing member 30 .
  • the stabilizing material portion 40 is made of a third stabilizing material.
  • FIG. 1 and FIGS. 2 to 4, which will be described later, show an example in which the stabilizer portion 40 is arranged both on the inner peripheral side and the outer peripheral side of the reinforcing member portion 30. As shown in FIG.
  • the stabilizing member 40 can suppress abnormal deformation during processing of the reinforcing member 30 and have the effect of providing a stabilizing function.
  • the third stabilizer constituting the stabilizer part 40 is preferably copper or a copper alloy, more preferably oxygen-free copper.
  • the third stabilizer may contain unavoidable impurities. Inevitable impurities in the third stabilizer include O, Fe, S and Bi.
  • the stabilizing material as used herein refers to an electrical and/or or thermally contacted, normally metallic, material that is composited with a superconductor to increase its stability.
  • normal-conducting metals such as copper and aluminum have low resistivity at extremely low temperatures and good thermal conductivity. Also, current bypasses these normal-conducting metals.
  • the compound superconducting wire precursor wire 1 is composed of the compound superconducting precursor section 10 and It is preferable to further have a Sn diffusion preventing portion 50 made of Nb or Ta, or an alloy or composite material thereof between the reinforcement portion 30 .
  • the Sn diffusion preventing portion 50 is formed in the Cu—Sn alloy constituting the first matrix precursor 12 for forming Nb 3 Sn filaments in the compound superconducting portion 20 during the heat treatment process for producing the compound superconducting portion described later. of Sn is prevented from diffusing into the reinforcing member 30 and the stabilizing member 40, and the residual of the second stabilizing material constituting the reinforcing member 30 and the third stabilizing material constituting the stabilizing member 40 It has the function of suppressing a decrease in the resistance ratio and retaining in the Cu—Sn alloy the amount of Sn necessary for reacting with the Nb filament of the compound superconducting precursor filament 11 to generate Nb 3 Sn. .
  • the aspect ratio Ab1 (Wb1/Tb1) of the width dimension Wb1 of the compound superconducting precursor portion 10 to Tb1 is 1.80 or more.
  • the compound superconducting precursor portion 10 extends along the longitudinal direction of the compound superconducting wire precursor wire 1 , the compound superconducting precursor portion 10 extends in the longitudinal direction of the compound superconducting wire precursor wire 1 . It is the same direction as the longitudinal direction. Further, as shown in FIG. 1, in a cross section perpendicular to the longitudinal direction of the compound superconducting precursor portion 10, that is, in a cross section of the compound superconducting precursor portion 10, the thickness dimension Tb1 of the compound superconducting precursor portion 10 is equal to the compound superconducting precursor It is smaller than the width dimension Wb1 of the body portion 10 .
  • the thickness Tb1 of the compound superconducting precursor portion 10 means that when the compound superconducting wire precursor wire 1 does not include the Sn diffusion preventing portion 50, the compound superconducting precursor It is the maximum thickness dimension of the body portion 10, and when the compound superconducting wire precursor wire 1 includes the Sn diffusion preventing portion 50, the maximum thickness of the total region of the compound superconducting precursor portion 10 and the Sn diffusion preventing portion 50. Dimensions.
  • the width dimension Wb1 of the compound superconducting precursor portion 10 is the width dimension Wb1 of the compound superconducting precursor portion 10 when the compound superconducting wire precursor wire 1 does not include the Sn diffusion preventing portion 50.
  • a compound superconducting phase which will be described later, is generated for the compound superconducting wire precursor wire 1 including the compound superconducting precursor portion 10 having a high aspect ratio.
  • a compound superconductor portion 20 with a high aspect ratio is produced by performing a heat treatment process for the above.
  • a compound superconducting wire 2 having a compound superconducting portion 20 with a high aspect ratio is a compound superconducting wire having a compound superconducting portion having the same cross-sectional area as the compound superconducting portion 20 and an aspect ratio Ab2 of less than 1.80.
  • the compound superconducting wire 2 including the compound superconducting portion 20 with a high aspect ratio is compared to the compound superconducting wire including the compound superconducting portion having an aspect ratio Ab2 of less than 1.80 by the react-and-wind method.
  • the aspect ratio Ab1 (Wb1/Tb1) is 1.80 or more, preferably 2.00 or more, and more preferably 3.00 or more.
  • the aspect ratio Ab1 (Wb1/Tb1) is preferably 11.00 or less, more preferably 10.50 or less, further preferably 10.00 or less, and 9.00 or less. is particularly preferred, and 8.00 or less is most preferred.
  • the compound superconducting wire 2 obtained by subjecting the precursor wire 1 for a compound superconducting wire to a heat treatment step for generating a compound superconducting phase has a critical current. Further improve.
  • the total cross-sectional area of the cross-sectional area of the compound superconducting precursor portion 10, the cross-sectional area of the reinforcing material portion 30, and the cross-sectional area 40 of the stabilizer portion in the cross section perpendicular to the longitudinal direction of the compound superconducting wire precursor wire 1 is It is preferably 0.40 mm 2 or more and 4.00 mm 2 or less.
  • the above total cross-sectional area is within the above range, it is possible to improve the critical current while being excellent in winding performance to a small diameter.
  • the cross-sectional area of the compound superconducting precursor portion 10 is the cross-sectional area of the compound superconducting precursor portion 10 when the precursor wire 1 for a compound superconducting wire does not include the Sn diffusion preventing portion 50.
  • the wire precursor wire 1 has the Sn diffusion preventing portion 50 , it is the total cross-sectional area of the compound superconducting precursor portion 10 and the Sn diffusion preventing portion 50 .
  • T11 is the maximum thickness dimension of the precursor wire 1 for compound superconducting wires.
  • W11 is the maximum width dimension of the precursor wire 1 for compound superconducting wires.
  • W01 is the length of the flat portion in the width direction in the outermost layer of the precursor wire 1 for compound superconducting wires.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view showing another example of the precursor wire for compound superconducting wires of the embodiment.
  • T01 is the length of the flat portion in the thickness direction in the outermost layer of the precursor wire 1 for compound superconducting wires.
  • the compound superconducting wire precursor wire 1 shown in FIG. 2 has basically the same configuration as the compound superconducting wire precursor wire 1 shown in FIG. 1 except that it has T01.
  • the compound superconducting wire precursor wire 1 shown in FIG. substantially parallel
  • a pair of opposing sides in the thickness direction are arcuate.
  • the cross-sectional shapes of the compound superconducting wire precursor wire 1 and the compound superconducting precursor portion 10 each have a pair of straight sides in the width direction facing each other. (substantially parallel), a pair of opposing sides in the thickness direction are linear (substantially parallel), and all corners are arcuate.
  • FIG. 3 is a cross-sectional view showing an example of the compound superconducting wire of the embodiment.
  • the compound superconducting wire 2 has a compound superconductor portion 20 , a reinforcement portion 30 and a stabilizer portion 40 .
  • the compound superconducting wire 2 can be obtained by subjecting the compound superconducting wire precursor wire 1 to a heat treatment process described below.
  • the compound superconducting wire 2 shown in FIG. 3 can be obtained by subjecting the compound superconducting wire precursor wire 1 shown in FIG. 1 to a heat treatment step.
  • a compound superconducting portion 20 that constitutes the compound superconducting wire 2 is composed of a plurality of compound superconducting filaments 21 containing a compound superconducting phase and a first matrix 22 .
  • Compound superconductor portion 20 is linear and extends along the longitudinal direction of compound superconducting wire 2 .
  • the first matrix 22 embeds a plurality of compound superconducting filaments 21 and contains a first stabilizer.
  • the compound superconducting phase is preferably a metallic compound superconducting phase formed of Nb 3 Sn.
  • the compound superconducting phase is not limited to Nb 3 Sn, and may be formed of, for example, Nb 3 Al or other metal compound superconducting phases having superconducting properties.
  • the first matrix 22 containing the first stabilizing material can provide the effects of suppressing damage to the compound superconducting filaments 21 in the compound superconducting wire 2, magnetically stabilizing it, and thermally stabilizing it. These effects are further improved when the first stabilizer constituting the first matrix 22 is copper or a copper alloy.
  • the first stabilizer is preferably formed of a Cu—Sn alloy. Also, the material constituting the first stabilizer is appropriately selected according to the type of the compound superconducting phase.
  • the Sn content ratio in the first matrix 22 is the Sn content in the first matrix precursor 12 constituting the precursor wire 1 for compound superconducting wires. smaller than the content.
  • the Sn content in the first matrix 22 is about 1.0% by mass or more and about 2.0% by mass. Even if it becomes small, the first matrix 22 does not have a function as a stabilizer corresponding to Cu.
  • FIG. 3 shows a compound superconductor portion 20 manufactured by the bronze method.
  • a compound superconducting wire precursor wire in which a plurality of Nb filaments, which are compound superconducting precursor filaments 11, are embedded in a first matrix precursor 12 of a Cu—Sn alloy, which is a first stabilizer. 1 is subjected to a heat treatment process for generating a compound superconducting phase, Sn in the first matrix precursor 12 diffuses and reacts with the surface of the Nb filament, thereby exposing the Nb filament to the compound superconducting filament 21.
  • Certain Nb 3 Sn filaments can be produced.
  • the enlarged view of the compound superconductor portion 20 shown in FIG. 3 and FIG. 4 to be described later shows an example in which a core portion 23 of unreacted Nb remaining without reacting with Sn is present.
  • the reaction core portion 23 may not exist in the compound superconducting filament 21 of the compound superconducting portion 20, and the compound superconducting filament 21 may consist of Nb 3 Sn.
  • the reinforcement member 30 that constitutes the compound superconducting wire 2 has a tubular shape and is arranged on the outer peripheral side of the compound superconducting portion 20 .
  • the reinforcement part 30 is composed of a plurality of reinforcement filaments 31 and a second matrix 32 .
  • a second matrix 32 embeds a plurality of reinforcing filaments 31 and includes a second stabilizer.
  • the reinforcement member 30 that constitutes the compound superconducting wire 2 has basically the same configuration and function as the reinforcement member 30 that constitutes the compound superconducting wire precursor wire 1 .
  • the reinforcing filaments 31 are composed of one or more metals selected from the group consisting of Nb, Ta, V, W, Mo, Fe, Ti and Hf. It is preferably made of an alloy with Moreover, similarly, the second stabilizer forming the second matrix 32 is preferably copper or a copper alloy.
  • the stabilizing member 40 that constitutes the compound superconducting wire 2 is cylindrical and arranged on at least one of the inner peripheral side and the outer peripheral side of the reinforcing member 30 .
  • the stabilizing material portion 40 is made of a third stabilizing material.
  • FIG. 3 shows an example in which the stabilizer portion 40 is arranged on both the inner peripheral side and the outer peripheral side of the reinforcing member portion 30 .
  • the stabilizing member 40 can suppress abnormal deformation during processing of the reinforcing member 30 and have the effect of providing a stabilizing function.
  • the stabilizer part 40 that constitutes the compound superconducting wire 2 has basically the same configuration and function as the stabilizer part 40 that constitutes the compound superconducting wire precursor wire 1 .
  • the third stabilizer constituting the stabilizer portion 40 is preferably copper or a copper alloy, more preferably oxygen-free copper.
  • the first stabilizer that forms the compound superconductor portion 20 the second stabilizer that forms the reinforcement portion 30 , and the second stabilizer that forms the stabilizer portion 40 It uses a tri-stabilizer.
  • the stabilizer ensures thermal contact with the refrigerant and/or provides an electrical and/or thermal effect to the superconductor so as to act as an electrical shunt circuit.
  • a normally-conducting metallic material generally metallic, which is compounded into a superconductor to increase the stability of the superconductor.
  • normal-conducting metals such as copper and aluminum have low resistivity at extremely low temperatures and good thermal conductivity.
  • normal-conducting metals such as copper and aluminum, which dampen external magnetic flux fluctuations and do not transmit magnetic flux fluctuations directly to the superconductor, are widely used as stabilizers for superconducting wires.
  • the compound superconducting wire 2 is made of Nb or Ta or an alloy or composite thereof between the compound superconducting portion 20 and the reinforcement portion 30. It is preferable to further have a Sn diffusion preventing portion 50 .
  • Sn diffusion preventing portion 50 forming compound superconducting wire 2 has basically the same configuration and function as Sn diffusion preventing portion 50 forming compound superconducting wire precursor wire 1 .
  • FIG. 4 is a cross-sectional view showing another example of the compound superconducting wire of the embodiment.
  • the compound superconducting wire 2 may further have an electrical insulating portion 60 containing resin on the outermost periphery.
  • the compound superconducting wire 2 shown in FIG. 4 has basically the same configuration as the compound superconducting wire 2 shown in FIG.
  • the cross-sectional shapes of the compound superconducting wire 2 and the compound superconducting portion 20 are such that a pair of opposing sides in the width direction are linear (substantially parallel) and A pair of sides of are arcuate.
  • the cross-sectional shapes of the compound superconducting wire 2 and the compound superconductor portion 20 are such that a pair of opposing sides in the width direction are linear (substantially parallel) and A pair of sides are straight (almost parallel), and all corners are arcuate.
  • the electrical insulation portion 60 of the compound superconducting wire 2 manufactured by the react-and-wind method is composed of an insulating material such as a high-melting point glass and an insulating material such as a low-melting point resin.
  • the heat treatment step for generating the compound superconducting phase is performed after the insulating coating step of forming the electrical insulating portion 60.
  • the electrical insulation part 60 must have electrical insulation properties even after the heat treatment process. Low-melting-point substances such as resins are thermally decomposed in the heat treatment process. Therefore, the electrical insulating portion 60 of the compound superconducting wire 2 manufactured by the wind-and-react method is made of an insulating material such as glass with a high melting point.
  • the resin constituting the electrical insulating portion 60 is an enamel or epoxy resin such as polyvinyl formal resin, polyamide-imide resin, or polyimide resin in terms of winding performance to a small diameter, excellent electrical insulation, and improving the critical current. is preferred.
  • the aspect ratio Ab2 (Wb2/Tb2) of the width dimension Wb2 of the portion 20 is 1.80 or more.
  • the longitudinal direction of the compound superconducting portion 20 is the same as the longitudinal direction of the compound superconducting wire 2. Further, as shown in FIGS. 3 and 4, in the cross section perpendicular to the longitudinal direction of the compound superconductor portion 20, that is, in the cross section of the compound superconductor portion 20, the thickness dimension Tb2 of the compound superconductor portion 20 is equal to that of the compound superconductor portion 20 is smaller than the width dimension Wb2.
  • the thickness dimension Tb2 of the compound superconductor portion 20 is the maximum thickness dimension of the compound superconductor portion 20 when the compound superconducting wire 2 does not include the Sn diffusion prevention portion 50. is the maximum thickness of the total region of the compound superconducting wire 2 and the Sn diffusion preventing portion 50 when the compound superconducting wire 2 is provided with the Sn diffusion preventing portion 50 .
  • the width dimension Wb2 of the compound superconductor portion 20 is the maximum width dimension of the compound superconductor portion 20 when the compound superconducting wire 2 does not have the Sn diffusion preventing portion 50. and when the compound superconducting wire 2 is provided with the Sn diffusion preventing portion 50 , it is the maximum width dimension of the total area of the compound superconducting portion 20 and the Sn diffusion preventing portion 50 .
  • the compound superconductor portion 20 has a high aspect ratio.
  • a compound superconducting wire 2 having a compound superconducting portion 20 with a high aspect ratio is a compound superconducting wire having a compound superconducting portion having the same cross-sectional area as the compound superconducting portion 20 and an aspect ratio Ab2 of less than 1.80.
  • the compound superconducting wire 2 having an aspect ratio Ab2 of 1.80 or more can suppress deterioration in current-carrying properties due to strain when bent to a small diameter in coil winding by the react-and-wind method.
  • a critical current can be maintained.
  • the aspect ratio Ab2 (Wb2/Tb2) is 1.80 or more, preferably 2.00 or more, and more preferably 3.00 or more.
  • the aspect ratio Ab2 (Wb2/Tb2) is preferably 11.00 or less, more preferably 10.50 or less, further preferably 10.00 or less, and 9.00 or less. is particularly preferred, and 8.00 or less is most preferred.
  • the aspect ratio Ab2 (Wb2/Tb2) is 11.00 or less, the critical current of the compound superconducting wire 2 is further improved.
  • the total cross-sectional area of the cross-sectional area of the compound superconductor portion 20, the cross-sectional area of the reinforcing material portion 30, and the cross-sectional area 40 of the stabilizer portion is 0.40 mm 2 or more. It is preferably 4.00 mm 2 or less.
  • the above total cross-sectional area is within the above range, it is possible to improve the critical current while being excellent in winding performance to a small diameter.
  • the cross-sectional area of the compound superconducting portion 20 is the cross-sectional area of the compound superconducting portion 20 when the compound superconducting wire 2 does not include the Sn diffusion preventing portion 50, and the compound superconducting wire 2 prevents Sn diffusion.
  • the portion 50 is the total cross-sectional area of the cross-sectional area of the compound superconductor portion 20 and the cross-sectional area of the Sn diffusion preventing portion 50 .
  • T12 is the maximum thickness dimension of the portion of the compound superconducting wire 2 excluding the electrical insulating portion 60.
  • W12 is the maximum width dimension of the portion of the compound superconducting wire 2 excluding the electrical insulating portion 60 .
  • T02 is the length of the flat portion in the thickness direction of the outermost layer of the compound superconducting wire 2 excluding the electrical insulating portion 60 .
  • W02 is the length of the flat portion in the width direction of the outermost layer of the compound superconducting wire 2 excluding the electrical insulating portion 60 .
  • FIG. 5 is a process flow for explaining a method of manufacturing a superconducting coil by the react-and-wind method using the compound superconducting wire precursor wire 1 and the compound superconducting wire 2 of the embodiment.
  • the method for manufacturing a superconducting coil by the react-and-wind method mainly includes a step S11 of forming a precursor wire 1 for a compound superconducting wire, a heat treatment step S12, a pre-bending strain application step S13, an insulation coating step S14, and a winding step S15.
  • the compound superconducting phase is Nb 3 Sn and the manufacturing method is the bronze method will be described.
  • the precursor wire 1 for compound superconducting wires is formed.
  • a compound superconducting precursor portion composed of Nb filaments, which are a plurality of compound superconducting precursor filaments, and a first matrix precursor made of a Cu—Sn alloy in which a plurality of Nb filaments are embedded, and a compound A billet formed by sequentially arranging an Sn diffusion preventing portion, a reinforcing member, and a stabilizing member on the outer peripheral side of the superconducting precursor portion is extruded and then drawn. to form a precursor wire 1 for a compound superconducting wire.
  • the formation step S11 for example, when the compound superconducting phase is Nb 3 Sn, in addition to the above-described bronze method, known methods for producing Nb 3 Sn wires such as an internal tin diffusion method and a powder-in-tube method are used. can be applied.
  • the compound superconducting wire precursor wire 1 obtained in the formation step S11 is heated to generate a compound superconducting phase and form a compound superconducting wire 2.
  • the compound superconducting wire 2 obtained in the heat treatment step S12 is subjected to bending to apply a predetermined bending strain.
  • the directionality of bending of the compound superconducting wire 2 is maintained by controlling the bending direction, bending diameter and tensile stress.
  • the residual strain distribution in the cross section is continuously maintained over the longitudinal direction of the compound superconducting wire 2 . Therefore, the strength of the stabilizer positioned near the neutral line of bending is smaller than the strength of the stabilizer positioned on the outer side in the bending direction or the inner side in the bending direction subjected to bending strain.
  • the bending direction holding direction of the compound superconducting wire 2 is set to the direction of bending during heat treatment, more specifically, the direction of spring back to the direction of arc winding around the bobbin for heat treatment (returning to the original direction). direction), not only in the prior bending strain applying step S13, but also in the subsequent steps, a reverse bending strain exceeding the allowable limit is applied to prevent the compound superconducting filament from breaking. be able to.
  • the permissible limit strain at which the compound superconducting filament breaks depends on the material of the superconductor, the cross-sectional structure of the compound superconducting wire, the heat treatment conditions, the pre-bending strain application conditions, and the like.
  • the critical current of the compound superconducting wire 2 can be made larger than before the electrical insulation is coated only by the bending strain applied when the electrical insulation is formed in the insulation coating step S14, the pre-bending strain The application step S13 can be omitted.
  • the insulating coating step S14 an electrical insulating portion is formed on the outermost periphery of the compound superconducting wire 2, and the outermost periphery of the compound superconducting wire 2 is covered with the electrical insulating portion.
  • the maximum temperature of the compound superconducting wire 2 during the formation of the electrical insulation portion is preferably less than 500.degree.
  • the maximum value of the bending strain applied to the compound superconducting wire 2 is preferably less than the bending strain applied in the preliminary bending strain applying step S13.
  • the tensile strain is preferably 0.2% or less.
  • the compound superconducting wire 2 is wound around a winding frame (winding member) to form a superconducting coil.
  • the maximum strain received by the compound superconducting filaments that make up the compound superconducting wire 2 can be discussed by adding the maximum tensile bending strain due to the bending diameter and the tensile strain due to the axial tension applied during winding. That is, the maximum strain to which the compound superconducting filament is subjected must not exceed the strain that causes filament damage. In particular, it is necessary to control the maximum strain applied when bending in the opposite direction to the bending direction during heat treatment. Also, the operating current of the superconducting magnet is determined in consideration of the superconducting properties under the maximum pure bending strain that the compound superconducting filament receives.
  • FIG. 6 is a process flow for explaining a method of manufacturing a superconducting coil by a wind-and-react method using the compound superconducting wire precursor wire 1 and the compound superconducting wire 2 of the embodiment.
  • the method of manufacturing a superconducting coil by the wind-and-react method mainly includes a compound superconducting wire precursor wire 1 formation step S21, an insulation coating step S22, a winding step S23, and a heat treatment step S24.
  • the compound superconducting phase is Nb 3 Sn and the manufacturing method is the bronze method will be described.
  • the precursor wire 1 for compound superconducting wires is formed.
  • the formation step S21 is basically the same as the formation step S11 described above.
  • the electrical insulating portion 60 is formed on the outermost periphery of the compound superconducting wire precursor wire 1 to cover the outermost periphery of the compound superconducting wire precursor wire 1 with the electrical insulating portion.
  • the maximum temperature of the compound superconducting wire precursor wire 1 during the formation of the electrical insulating portion is preferably less than 500°C.
  • the compound superconducting wire precursor wire 1 is wound onto a coil winding frame while limiting the bending strain applied thereto.
  • the compound superconducting wire 2 is formed by heating the compound superconducting wire precursor wire 1 wound around the coil winding frame to generate a compound superconducting phase.
  • a superconducting coil can be manufactured.
  • the electrical insulating portion coated on the compound superconducting wire precursor wire 1 in the insulating coating step S22 is made of a low melting point material such as resin, the electrical insulating portion will be thermally decomposed in the heat treatment step S24. In many cases, an insulating material such as glass with a high melting point is used.
  • FIG. 7 is a schematic diagram for explaining the method of rewinding the compound superconducting wire of the embodiment.
  • a compound superconducting wire 2 is passed through a forward bending pulley 72 with a diameter D1 and a reverse bending pulley 73 with a diameter D2 from a first winding member 71 with a diameter Dh, such as a bobbin for heat treatment. Via, it is rewound on a second winding member 74 having a diameter D3, for example, a coil bobbin for forming a superconducting coil.
  • a pre-bending strain application condition an example in which one forward bending pulley 72 and one reverse bending pulley 73 are combined is shown, but the number of forward bending pulleys 72 and reverse bending pulleys 73 is particularly limited.
  • a plurality of forward bending pulleys 72 and reverse bending pulleys 73 may be combined and set.
  • the compound superconducting wire 2 is unwound from the first winding member 71 in the tangential direction of the first winding member 71, and the compound superconducting wire 2 is wound in the same bending direction as when wound around the first winding member 71. It is wound around the second winding member 74 while being bent.
  • This rewinding method is suitable as a method of rewinding a compound superconducting wire obtained by the react-and-wind method.
  • the compound superconducting wire 2 obtained by heat-treating the precursor wire 1 for a compound superconducting wire exhibits superior superconducting properties such as a large critical current even when bent to a small diameter, compared to conventional compound superconducting wires. have.
  • the internal strain of the compound superconductor portion is controlled, so the coil winding frame (heat treatment bobbin) ), it is possible to further suppress damage to the compound superconducting wire 2 during manufacturing, and obtain even better current-carrying characteristics during operation of the manufactured superconducting magnet.
  • composition ratio of the constituent members such as the compound superconducting portion 20, the reinforcing member portion 30, the stabilizing member portion 40, etc., which constitute the compound superconducting wire 2
  • the composition ratio of the constituent members such as the compound superconducting portion 20, the reinforcing member portion 30, the stabilizing member portion 40, etc., which constitute the compound superconducting wire 2
  • more practical Superconducting coil fabrication can be achieved.
  • a superconducting magnet designed with a more appropriate operational safety factor can be realized, so the total cost of manufacturing superconducting coils including the compound superconducting wire precursor wire 1 and the compound superconducting wire 2 can be reduced more than before. be able to.
  • the compound superconducting precursor portion of the precursor wire for compound superconducting wires and the compound superconducting portion of the compound superconducting wire have a predetermined structure, so that winding performance to a smaller diameter is superior to that of the conventional one. It also has large critical current characteristics and can streamline the design and manufacture of superconducting coils.
  • the compound superconductor portion is Nb 3 Sn formed by the bronze method, the Sn diffusion preventing portion is made of Nb, the reinforcement portion is a Cu—Nb composite material, and the stabilizer portion is made of oxygen-free copper.
  • a compound superconducting wire provided on the outer peripheral side of the wire and not provided with an electrical insulation portion was manufactured. A detailed description will be given below.
  • a billet in which a plurality of Nb rods were embedded in a Ti-added CuSn alloy was subjected to extrusion and wire drawing to obtain a composite strand of the Nb rods and the CuSn alloy.
  • a plurality of the composite strands are arranged in the central portion of the oxygen-free copper tube to form an aggregate, a tubular Nb is arranged on the outer periphery of the aggregate as an Sn diffusion preventing portion, and the outer periphery of the tubular Nb
  • a plurality of strands for the Cu—Nb reinforcing material portion obtained by extruding and drawing a billet in which a plurality of Nb rods are embedded in oxygen-free copper serving as a stabilizing portion are arranged. By doing so, a billet for a precursor wire for a compound superconducting wire was obtained.
  • the billet for the precursor wire for compound superconducting wires is subjected to extrusion wire drawing to make the cross section substantially circular, and then, if necessary, rolling and wire drawing are applied to obtain a surface.
  • a compound superconducting wire precursor wire having a compound superconducting precursor portion having an aspect ratio Ab1 shown in No. 1 was manufactured.
  • Example 1A to 4A and Comparative Examples 1a to 4a compound superconducting wires were produced by the react and wind method. Specifically, the precursor wire for compound superconducting wires was subjected to heat treatment at 670° C. for 96 hours to generate a compound superconducting phase, and then, after winding on the heat treated bobbin shown in Table 1, pure bending strain was applied.
  • a compound superconducting wire provided with a compound superconducting portion having an aspect ratio Ab2 shown in Table 1 was obtained by performing a pre-bending strain application step and a winding step so as to obtain the values shown in Table 1. For the compound superconducting wire with the aspect ratio Ab2 exceeding 1, the direction of the pre-bending strain application process and the winding process was set to the flatwise direction.
  • Example 1B-4B and Comparative Examples 1b-4b compound superconducting wires were manufactured by the wind and react method. Specifically, after winding on a heat-treated bobbin having a diameter shown in Table 1, a compound having an aspect ratio Ab2 shown in Table 1 is subjected to heat treatment at 670 ° C. for 96 hours to generate a compound superconducting phase. A compound superconducting wire having a superconductor portion was obtained. For the compound superconducting wire precursor wire having an aspect ratio Ab2 exceeding 1, the direction of the winding process was set to the flatwise direction.
  • the critical current of the obtained compound superconducting wire was measured under a DC magnetic field of 4.2K and 14.5T. Also, the critical current density of the compound superconducting portion in the compound superconducting wire was a value with respect to the cross-sectional area of the compound superconducting portion (including the Sn diffusion preventing portion).
  • the magnetic field applied to the compound superconductor portion having an aspect ratio Ab2 of more than 1 was set in a direction parallel to the width direction of the compound superconductor portion.
  • Dh is the diameter of the heat treated bobbin
  • D1 is the diameter of the forward bend pulley
  • D2 is the diameter of the reverse bend pulley.
  • this forward pre-bending strain ⁇ _pre-bent + and reverse pre-bending strain ⁇ _pre-bent ⁇ whether both pre-bending strains or only one pre-bending strain is applied. It is desirable that the bending strain is 0.10% or more and 0.60% or less, and that the bending strain is applied at least once in both or one of the normal and reverse directions.
  • Dh is the heat-treated bobbin diameter
  • D3 is the bobbin diameter when measuring the critical current.
  • Example 1A to 4A and Examples 1B to 4B compared to Comparative Examples 1a to 4a and Comparative Examples 1b to 3b, the winding property to a small diameter is excellent, and the compound superconductor portion (including the Sn diffusion prevention portion) Critical current density per cross-sectional area (Non-Cu-Jc) was large.
  • the critical current was obtained by applying a magnetic field of 14.5 T parallel to the wide surface of a spiral compound superconducting wire with a diameter of 38 mm in liquid helium at 4.2 K, and generating an electric field of 0.1 ⁇ V/cm with respect to the current.
  • the critical current density (non-Cu-Jc value) per cross-sectional area of the compound superconductor portion (including the Sn diffusion prevention portion) was greater than in Comparative Examples 1a to 4a.
  • the diameter of It shows that the pure bending strain when wound into a small diameter of 38 mm was reduced, and the decrease in the non-Cu-Jc value, which was increased by applying bending strain in advance, could be suppressed.
  • the thickness dimension of the compound superconducting portion is 0.30 mm, which is the same as in Comparative Examples 1a and 1b.
  • FIG. 8 shows the critical current (non-Cu- 4 is a graph showing the relationship between the Jc value (14.5T, 4.2K) and the aspect ratio Ab2.
  • the react-and-wind method when a parallel magnetic field is applied to the wide surface of the compound superconducting wire, the react-and-wind method has a larger value than the wind-and-react method regardless of the aspect ratio Ab2. In any case, there is no significant difference in non-Cu-Jc values when the aspect ratio Ab2 is in the range of about 1.50 to 8.00, and a downward trend was observed at an aspect ratio of 10.40.
  • the react-and-wind method has a larger value than the wind-and-react method regardless of the aspect ratio Ab2.
  • a non-Cu-Jc value of 600 A / mm 2 or more was obtained in the aspect ratio range of about 1.80 to 10.40, but in the case of the wind and react method, the aspect ratio A value close to 500 A/mm 2 was obtained when the ratio Ab2 was around 1.80 to 6.00.
  • the aspect ratio Ab2 of the compound superconductor portion is 1.80 or more, the non-Cu-Jc increasing effect is obtained in both the react-and-wind method and the wind-and-react method.
  • the compound superconducting wire obtained by the react-and-wind method has a high non-Cu-Jc value regardless of the magnetic field direction, compared to the wind-and-react method. It was found that the compound superconducting wire manufactured by the method can be designed with higher performance and more rational coil design than the wind-and-react method.
  • FIG. 9 is a graph showing non-Cu-Jc values under tensile stress in the wire axial direction for compound superconducting wires obtained by the react-and-wind method and the wind-and-react method.
  • the sample wire simulating the react-and-wind method was provided with A pre-bending strain of ⁇ 0.38% was applied 10 times back and forth, and no pre-bending strain was applied immediately after the heat treatment to the sample wire simulating the wind-and-react method.
  • Example 2B had a larger non-Cu-Jc value over the range of 260 MPa to 340 MPa than Comparative Example 4b.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Superconductors And Manufacturing Methods Therefor (AREA)

Abstract

化合物超電導線用前駆体線（１）は、複数本の化合物超電導前駆体フィラメント（１１）と、前記化合物超電導前駆体フィラメントを埋設し、第一安定化材を含む第一マトリックス前駆体（１２）とで構成される化合物超電導前駆体部（１０）と、前記化合物超電導前駆体部の外側に配置され、複数本の強化フィラメント（３１）と、前記強化フィラメントを埋設し、第二安定化材を含む第二マトリックス（３２）とで構成される強化材部（３０）と、前記強化材部の内周側および外周側の少なくとも一方に配置され、第三安定化材からなる筒状の安定化材部（４０）とを有し、前記化合物超電導前駆体部の長手方向に垂直な断面における、前記化合物超電導前駆体部の厚み寸法Tb1に対する幅寸法Wb1のアスペクト比Ab1(Wb1/Tb1)が1.80以上である。

Description

化合物超電導線用前駆体線、化合物超電導線および化合物超電導線の巻替え方法
　本開示は、化合物超電導線用前駆体線、化合物超電導線および化合物超電導線の巻替え方法に関する。
　化合物超電導線、例えばＮｂ３Ｓｎ等の化合物系超電導線を用いた超電導マグネットの製造には、通常、超電導コイル用巻枠に化合物超電導線用前駆体線を巻線した後に化合物生成熱処理を施すワインド・アンド・リアクト法（Ｗｉｎｄ－ａｎｄ－Ｒｅａｃｔ法：Ｗ＆Ｒ法）が適用される。これは、熱処理で得られた化合物系超電導線が歪に対して非常に弱いためである。
　ワインド・アンド・リアクト法によって、Ｎｂ３Ｓｎ等の化合物超電導線を用いた高磁界大口径マグネット等の大型マグネットを製造する場合、Ｎｂ３Ｓｎ生成のための化合物生成熱処理を、６００℃以上の所定の温度で真空または不活性ガス雰囲気の炉内で行う必要があり、マグネット寸法に応じた大型の熱処理装置を用意しなければならない。
　また、熱処理されたＮｂ３Ｓｎ等の化合物系超電導線を用いてコイル巻線するリアクト・アンド・ワインド法（Ｒｅａｃｔ－ａｎｄ－Ｗｉｎｄ法：Ｒ＆Ｗ法）がある。リアクト・アンド・ワインド法は、化合物超電導線表面の電気絶縁や、巻枠等のコイル用部材の材質選定に自由度を与え、さらには熱処理後の化合物超電導線に対する歪を調整できるという利点がある。
　但し、Ｎｂ３Ｓｎ等の化合物超電導線における歪の状態によって、化合物超電導線の超電導特性が変化するため、化合物超電導線における歪の状態に対する配慮を厳密に行う必要がある。例えば、熱処理後の化合物超電導線に外部から力が加わることによる歪によって化合物超電導線がダメージを受けたり、冷却した際に複合された材料の熱収縮の違いによって化合物超電導線が圧縮残留歪を受けたり、コイル運転時の電磁力によって化合物超電導線が引張り歪や横圧縮歪を受けたりすると、化合物超電導線における臨界電流などの超電導特性が低下することがある。これまで、この課題に対処するために、多くの技術開発が実施されてきた。
　例えば、特許文献１では、臨界電流の磁場異方性のある平角形状の化合物超電導体を用いて積層導体を形成し、臨界電流異方性を抑制することにより、コイル性能を向上している。しかしながら、平角形状の化合物超電導体そのものの特性を向上しているわけではないため、導体設計やそれを用いたコイル設計が限定的となり、臨界電流の大幅な性能向上を得るのは難しい。
　また、特許文献２では、フィラメント周囲の銅合金を軟化させ、かつ、アルミナ分散銅管を配置することにより、平角形状に加工するときにフィラメントの扁平化を抑制し、臨界電流密度の磁場異方性を抑制している。しかしながら、この技術は、扁平したフィラメント形状の臨界電流密度そのものを向上する技術ではない。
　また、特許文献３では、平角線において、良好なフィラメント形状を得る加工方法を開示している。
　上記の特許文献１～３に代表される従来技術は、コイルの通電特性低下を防止するために、平角形状を有する化合物超電導線の臨界電流の磁場異方性を考慮した導体構造や、平角形状への加工に伴う化合物超電導線内部の超電導となる部位の異常変形を抑制するための構造や加工法に関するものである。特に、化合物生成熱処理後に巻線作業を行うリアクト・アンド・ワインド法で巻線する超電導コイルに適用する技術としては、十分な効果が得られない。そのため、リアクト・アンド・ワインド法では、超電導コイルの性能低下が生じるリスクを鑑みて、超電導コイルの運転マージンを大きく取る必要があり、使用する線材量の増大および製造コストの増大を抑制することが課題である。
　また、特許文献４～６には、リアクト・アンド・ワインド法に好適な、化合物超電導線や巻線時に曲げ歪を調整するという実用的な巻線方法が記載されている。
　特許文献４～６の技術を実機コイルに適用し、小径に曲げる場合、素線外径を小さくして化合物超電導体部が受ける歪を小さくする手法が行われる。その結果、素線１本当たりの臨界電流が小さくなるため、コイルの線材巻線長を増大する一方で、コイルの製造時間が増加することがある。さらに、外径の小さい素線を複数本撚り合わせて導体化する手法では、撚り本数が多くなるほど工数が増え、空隙部を含む撚線導体全体の断面積当たりの臨界電流が低下することがある。
　また、非特許文献１では、化合物超電導線を平角化することによって、臨界電流特性などの超電導特性が外部磁場異方性を発現するメカニズムを記載している。非特許文献２には、アスペクト比が５程度の線材の異方性が記載されており、その異方性を回避するための導体構造が提案されている。また、非特許文献３～４には、リアクト・アンド・ワインド法で巻線するコイルに適用する化合物超電導線の設計例や、その特性について記載されている。しかしながら、個々の超電導マグネットの要求特性を満足する化合物超電導線を得るためには、その要求特性に応じた所定の構造で設計し、所定の加工方法で製造し、所定の方法で使用される必要があるという言及に留まっている。これらの非特許文献が述べているのは、線材構造、製造方法、使用方法を総合的に適正化することでよって、信頼性の高いリアクト・アンド・ワインド法でコイル製作が可能な化合物超電導線を得ることができるということである。
　このように、特許文献１～３のような従来から提案されている化合物系超電導線は、上記の通り、平角線の外部磁界異方性を緩和するための導体構造や、異方性を抑制するために、超電導体部の平角化変形を抑制するための技術である。また、非特許文献１～２では、化合物超電導体の異方性に対する特性データを示している一方で、こうした技術をリアクト・アンド・ワインド法に適用した場合の特性についての記述はない。また、特許文献４～６および非特許文献３～４では、リアクト・アンド・ワインド法に適した構造、またはその用法について記載しているものの、小径に曲げるためにそれに応じて、外径を小さくし、臨界電流を増大させるためには、複数本の素線を撚り合わせるという技術の開示に留まっている。一方、強化材を複合化していない化合物超電導線を、実際にリアクト・アンド・ワインド法を用いたマグネット製造に適用した場合、線材自身の信頼性が低いため、マグネットとしての性能を正確に予測できない。そのため、運転安全率の高いマグネット設計にする必要があり、線材の通電容量マージンの増大や、線材長の増大により、コイルそのものや、冷却システムの大型化により、高コストとなり、商用ベースでの実用化には至っていないという課題がある。
特開昭５３－１０７２９６号公報 特開平４－２９８９１７号公報 特開２００７－１７３１０２号公報 特許第５７１８１７１号公報 特許第６１５５２５３号公報 特許第６１８２５７７号公報
田中吉秋ら、「Ｖ３Ｇａ複合加工テープの結晶組織と臨界電流特性」、日本金属学会誌、第４０巻（１９７６）、５１５－５２１ Ｐ．　Ｋｏｖａｃ，　ｅｔ　ａｌ．、「Ｉｃ　ａｎｉｓｏｔｒｏｐｙ　ｉｎ　ｆｌａｔｔｅｎｅｄ　Ｎｂ３Ｓｎ　ｓｕｐｅｒｃｏｎｄｕｃｔｏｒｓ　ａｎｄ　ｐｏｓｓｉｂｌｅ　ｗａｙｓ　ｆｏｒ　ｏｖｅｒｃｏｍｉｎｇ　ｉｔ」、Ｃｒｙｏｇｅｎｉｃｓ、３５（１９９５）、８３－８６ Ｍ．　Ｓｕｇｉｍｏｔｏ，　ｅｔ　ａｌ．、「Ｎｂ－Ｒｏｄ－Ｍｅｔｈｏｄ　Ｃｕ－Ｎｂ／Ｎｂ３Ｓｎ　Ｗｉｒｅｓ　ｆｏｒ　Ｐｒａｃｔｉｃａｌ　Ｒｅａｃｔ－ａｎｄ－Ｗｉｎｄ　Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ」、ＩＥＥＥ　Ｔｒａｎｓ.　Ａｐｐｌ．　Ｓｕｐｅｒ．　Ｖｏｌ．２８　Ｎｏ．３（２０１８）６０００１１．０ Ｍ．　Ｓｕｇｉｍｏｔｏ，　ｅｔ　ａｌ．、「Ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ　ｏｆ　Ｐｏｌｙｖｉｎｙｌ　Ｆｏｒｍａｌ　Ｉｎｓｕｌａｔｅｄ　Ｃｕ－Ｎｂ／Ｎｂ３Ｓｎ　Ｗｉｒｅｓ　ｆｏｒ　Ｒｅａｃｔ－ａｎｄ－Ｗｉｎｄ　Ｐｒｏｃｅｓｓ」、ＩＥＥＥ　Ｔｒａｎｓ．　Ａｐｐｌ．　Ｓｕｐｅｒ．　Ｖｏｌ．２９　Ｎｏ．５（２０１９）６００１２０５
　本開示の目的は、商用ベースでのコイル製造を可能とし、小径への巻線性に優れ、かつ、臨界電流の大きい化合物超電導線用前駆体線および化合物超電導線、ならびに化合物超電導線の巻替え方法を提供することである。
［１］　複数本の化合物超電導前駆体フィラメントと、前記複数本の化合物超電導前駆体フィラメントを埋設し、第一安定化材を含む第一マトリックス前駆体とで構成される化合物超電導前駆体部と、前記化合物超電導前駆体部の外周側に配置され、複数本の強化フィラメントと、前記複数本の強化フィラメントを埋設し、第二安定化材を含む第二マトリックスとで構成される筒状の強化材部と、前記強化材部の内周側および外周側の少なくとも一方に配置され、第三安定化材からなる筒状の安定化材部とを有し、前記化合物超電導前駆体部の長手方向に垂直な断面における、前記化合物超電導前駆体部の厚み寸法Ｔｂ１に対する前記化合物超電導前駆体部の幅寸法Ｗｂ１のアスペクト比Ａｂ１（Ｗｂ１／Ｔｂ１）が１．８０以上である、化合物超電導線用前駆体線。
［２］　前記アスペクト比Ａｂ１が１１．００以下である、上記［１］に記載の化合物超電導線用前駆体線。
［３］　前記アスペクト比Ａｂ１が２．００以上１０．００以下である、上記［１］または［２］に記載の化合物超電導線用前駆体線。
［４］　前記化合物超電導線用前駆体線の長手方向に垂直な断面における、前記化合物超電導前駆体部の断面積と前記強化材部の断面積と前記安定化材部の断面積との合計断面積が０．４０ｍｍ２以上４．００ｍｍ２以下である、上記［１］～［３］のいずれか１つに記載の化合物超電導線用前駆体線。
［５］　前記化合物超電導前駆体フィラメントがＮｂであり、前記化合物超電導前駆体部と前記強化材部との間に、ＮｂもしくはＴａまたはそれらの合金もしくは複合材からなるＳｎ拡散防止部をさらに有する、上記［１］～［４］のいずれか１つに記載の化合物超電導線用前駆体線。
［６］　前記第一安定化材が銅または銅合金であり、前記強化フィラメントがＮｂ、Ｔａ、Ｖ、Ｗ、Ｍｏ、Ｆｅ、ＴｉおよびＨｆの群から選択される１種の金属または２種以上の金属で構成される合金からなり、前記第二安定化材が銅または銅合金であり、前記第三安定化材が銅または銅合金である、上記［１］～［５］のいずれか１つに記載の化合物超電導線用前駆体線。
［７］　化合物超電導相を含む複数本の化合物超電導フィラメントと、前記複数本の化合物超電導フィラメントを埋設し、第一安定化材を含む第一マトリックスとで構成される化合物超電導体部と、前記化合物超電導体部の外周側に配置され、複数本の強化フィラメントと、前記複数本の強化フィラメントを埋設し、第二安定化材を含む第二マトリックスとで構成される筒状の強化材部と、前記強化材部の内周側および外周側の少なくとも一方に配置され、第三安定化材からなる筒状の安定化材部とを有し、前記化合物超電導体部の長手方向に垂直な断面における、前記化合物超電導体部の厚み寸法Ｔｂ２に対する前記化合物超電導体部の幅寸法Ｗｂ２のアスペクト比Ａｂ２（Ｗｂ２／Ｔｂ２）が１．８０以上である、化合物超電導線。
［８］　前記アスペクト比Ａｂ２が１１．００以下である、上記［７］に記載の化合物超電導線。
［９］　前記アスペクト比Ａｂ２が２．００以上１０．００以下である、上記［７］または［８］に記載の化合物超電導線。
［１０］　前記化合物超電導線の長手方向に垂直な断面における、前記化合物超電導体部の断面積と前記強化材部の断面積と前記安定化材部の断面積との合計断面積が０．４０ｍｍ２以上４．００ｍｍ２以下である、上記［７］～［９］のいずれか１つに記載の化合物超電導線。
［１１］　前記化合物超電導相がＮｂ３Ｓｎであり、前記化合物超電導体部と前記強化材部との間に、ＮｂもしくはＴａまたはそれらの合金もしくは複合材からなるＳｎ拡散防止部をさらに有する、上記［７］～［１０］のいずれか１つに記載の化合物超電導線。
［１２］　前記第一安定化材が銅または銅合金であり、前記強化フィラメントがＮｂ、Ｔａ、Ｖ、Ｗ、Ｍｏ、Ｆｅ、ＴｉおよびＨｆの群から選択される１種の金属または２種以上の金属で構成される合金からなり、前記第二安定化材が銅または銅合金であり、前記第三安定化材が銅または銅合金である、上記［７］～［１１］のいずれか１つに記載の化合物超電導線。
［１３］　最外周に樹脂を含む電気絶縁部をさらに有する、上記［７］～［１２］のいずれか１つに記載の化合物超電導線。
［１４］　上記［７］～［１３］のいずれか１つに記載の化合物超電導線の巻替え方法であって、前記化合物超電導線を第一巻付部材から第二巻付部材に巻替えるとき、前記第一巻付部材から、前記化合物超電導線を前記第一巻付部材の接線方向に延出させ、前記第一巻付部材に巻き付けられていたときと同じ曲げ方向に前記化合物超電導線を曲げながら前記第二巻付部材に巻き取る、化合物超電導線の巻替え方法。
　本開示によれば、商用ベースでのコイル製造を可能とし、小径への巻線性に優れ、かつ、臨界電流の大きい化合物超電導線用前駆体線および化合物超電導線、ならびに化合物超電導線の巻替え方法を提供することができる。
図１は、実施形態の化合物超電導線用前駆体線の一例を示す横断面図である。 図２は、実施形態の化合物超電導線用前駆体線の他の例を示す横断面図である。 図３は、実施形態の化合物超電導線の一例を示す横断面図である。 図４は、実施形態の化合物超電導線の他の例を示す横断面図である。 図５は、実施形態の化合物超電導線用前駆体線および化合物超電導線を用いたリアクト・アンド・ワインド法による超電導コイルの製造方法を説明するための工程フローである。 図６は、実施形態の化合物超電導線用前駆体線および化合物超電導線を用いたワインド・アンド・リアクト法による超電導コイルの製造方法を説明するための工程フローである。 図７は、実施形態の化合物超電導線の巻替え方法を説明するための概略図である。 図８は、リアクト・アンド・ワインド法およびワインド・アンド・リアクト法で得られた化合物超電導線について、化合物超電導体部（Ｓｎ拡散防止部を含む）の横断面積当たりの臨界電流(ｎｏｎ－Ｃｕ－Ｊｃ値)とアスペクト比Ａｂ２との関係を示すグラフである。 図９は、リアクト・アンド・ワインド法およびワインド・アンド・リアクト法で得られた化合物超電導線について、線材軸方向引張応力に対する化合物超電導線の横断面積当たりの臨界電流(ｎｏｎ－Ｃｕ－Ｊｃ値)を示すグラフである。
　以下、実施形態に基づき詳細に説明する。
　本発明者らは、小径に曲げて使用することが可能で、かつ、１本当たりの臨界電流を増大させるために、鋭意研究を重ねた結果、化合物超電導線用前駆体線の化合物超電導前駆体部および化合物超電導線の化合物超電導体部の構造に着目することで、商用ベースでのコイル製造を可能とし、従来に比べて、小径への巻線性および臨界電流が向上することを見出し、かかる知見に基づき本開示を完成させるに至った。
　実施形態の化合物超電導線用前駆体線は、複数本の化合物超電導前駆体フィラメントと、前記複数本の化合物超電導前駆体フィラメントを埋設し、第一安定化材を含む第一マトリックス前駆体とで構成される化合物超電導前駆体部と、前記化合物超電導前駆体部の外周側に配置され、複数本の強化フィラメントと、前記複数本の強化フィラメントを埋設し、第二安定化材を含む第二マトリックスとで構成される筒状の強化材部と、前記強化材部の内周側および外周側の少なくとも一方に配置され、第三安定化材からなる筒状の安定化材部とを有し、前記化合物超電導前駆体部の長手方向に垂直な断面における、前記化合物超電導前駆体部の厚み寸法Ｔｂ１に対する前記化合物超電導前駆体部の幅寸法Ｗｂ１のアスペクト比Ａｂ１（Ｗｂ１／Ｔｂ１）が１．８０以上である。
　実施形態の化合物超電導線は、化合物超電導相を含む複数本の化合物超電導フィラメントと、前記複数本の化合物超電導フィラメントを埋設し、第一安定化材を含む第一マトリックスとで構成される化合物超電導体部と、前記化合物超電導体部の外周側に配置され、複数本の強化フィラメントと、前記複数本の強化フィラメントを埋設し、第二安定化材を含む第二マトリックスとで構成される筒状の強化材部と、前記強化材部の内周側および外周側の少なくとも一方に配置され、第三安定化材からなる筒状の安定化材部とを有し、前記化合物超電導体部の長手方向に垂直な断面における、前記化合物超電導体部の厚み寸法Ｔｂ２に対する前記化合物超電導体部の幅寸法Ｗｂ２のアスペクト比Ａｂ２（Ｗｂ２／Ｔｂ２）が１．８０以上である。
　図１は、実施形態の化合物超電導線用前駆体線の一例を示す横断面図である。図１に示すように、化合物超電導線用前駆体線１は、化合物超電導前駆体部１０と強化材部３０と安定化材部４０とを有する。
　化合物超電導線用前駆体線１を構成する化合物超電導前駆体部１０は、複数本の化合物超電導前駆体フィラメント１１と第一マトリックス前駆体１２とで構成される。化合物超電導前駆体部１０は、線状であり、化合物超電導線用前駆体線１の長手方向に沿って延在している。第一マトリックス前駆体１２は、複数本の化合物超電導前駆体フィラメント１１を埋設し、第一安定化材を含む。
　化合物超電導前駆体フィラメント１１は、後述する化合物超電導相を生成するための熱処理工程を施すことによって、化合物超電導相を含む化合物超電導フィラメント２１になる。後述する化合物超電導線２を構成する化合物超電導相がＮｂ３Ｓｎで形成される金属化合物超電導相であることが好ましいことから、化合物超電導前駆体フィラメント１１はＮｂで形成されていることが好ましい。化合物超電導相の種類に応じて、化合物超電導前駆体フィラメント１１を構成する材料は適宜選択される。
　第一安定化材を含む第一マトリックス前駆体１２は、化合物超電導相を生成するための熱処理工程を施すことによって、第一安定化材を含む第一マトリックス２２になる。第一安定化材を含む第一マトリックス２２は、化合物超電導線２における、化合物超電導フィラメント２１の損傷の抑制、磁気的安定化、熱的安定化という効果を奏することができる。第一マトリックス前駆体１２を構成する第一安定化材が銅または銅合金であると、これらの効果がさらに向上する。
　また、化合物超電導相がＮｂ３Ｓｎで形成される金属化合物超電導相であることが好ましいことから、第一安定化材はＣｕ－Ｓｎ合金で形成されていることが好ましい。化合物超電導線２を構成する化合物超電導相の種類に応じて、第一安定化材を構成する材料は適宜選択される。
　第一マトリックス前駆体１２の第一安定化材がＣｕ－Ｓｎ合金である場合、第一マトリックス前駆体１２の第一安定化材はＳｎを最大で１５．８質量％（固溶限）まで含有することができる。加えて、第一マトリックス前駆体１２の第一安定化材は、ＣｕおよびＳｎ以外の他の元素を少量であれば含有してもよく、例えばＴｉなどを０．２質量％以上０．３質量％以下の範囲で含有することが好ましい。
　図１および後述する図２～４では、ブロンズ法によってＮｂ３Ｓｎの化合物超電導相を生成する例を示しているが、Ｎｂ３Ｓｎの化合物超電導相の生成には、内部スズ法などの別の方法を適用してもよい。また、ここでは、化合物超電導相がＮｂ３Ｓｎである例を示しているが、化合物超電導相は、ＮｂＴｉ等の合金系超電導体と比較して、歪感受性の大きい超電導特性を有する化合物超電導体でもよい。
　化合物超電導線用前駆体線１を構成する強化材部３０は、筒状であり、化合物超電導前駆体部１０の外周側に配置される。強化材部３０は、複数本の強化フィラメント３１と第二マトリックス３２とで構成される。第二マトリックス３２は、複数本の強化フィラメント３１を埋設し、第二安定化材を含む。
　強化材部３０を構成する強化フィラメント３１は、Ｎｂ、Ｔａ、Ｖ、Ｗ、Ｍｏ、Ｆｅ、ＴｉおよびＨｆの群から選択される１種の金属または２種以上の金属で構成される合金からなることが好ましい。なお、強化フィラメント３１は、不可避不純物を含んでもよい。
　一例として強化フィラメント３１がＮｂを主として含有する場合、不可避不純物として、例えば、Ｏが１５０ｐｐｍ以下、Ｈが１５ｐｐｍ以下、Ｃが１００ｐｐｍ以下、Ｎが１００ｐｐｍ以下、Ｆｅが５０ｐｐｍ以下、Ｎｉが５０ｐｐｍ以下、Ｔｉが２０ｐｐｍ以下、Ｓｉが５０ｐｐｍ以下、Ｗが３００ｐｐｍ以下、およびＴａが１０００ｐｐｍ以下含まれることがある。また、強化フィラメント３１がＴａを主として含有する場合、不可避不純物として、Ｏ、Ｈ、Ｃ、Ｎ、Ｆｅ、Ｎｉ、Ｔｉ、Ｓｉ、Ｗ、ＮｂおよびＭｏが含まれることがある。
　強化フィラメント３１を構成するこれらの金属または合金は、化合物超電導相を生成するための熱処理工程時に、Ｃｕに固溶しにくいため、Ｃｕとの化合物が形成されにくく、曲げ歪特性の向上に有効に寄与する。そのなかでも、強化フィラメント３１は、化合物超電導線２への影響を考慮すると、強磁性を示さないＮｂ、Ｔａ、Ｖ、Ｗ、ＭｏおよびＨｆの群から選択される１種の金属または２種以上の金属で構成される合金からなることが好ましく、さらに、加工性の点からはＮｂ、ＴａおよびＶの群から選択される１種の金属または２種以上の金属で構成される合金からなることが好ましい。
　また、強化フィラメント３１を構成する上記元素群から選択される２種以上の金属で構成される合金としては、銅または銅合金との複合加工性に優れるという点で、Ｎｂ－Ｔａ合金であることが好ましい。また、上記元素群から選択される金属と銅とで構成される合金としては、銅または銅合金との複合加工性に優れるという点で、Ｃｕ－Ｎｂ合金またはＣｕ－Ｖ合金であることが好ましい。
　上記のＣｕに固溶しにくいとは、化合物超電導相を生成するための熱処理工程（例えば、６００℃～７５０℃）において、強化フィラメント３１を構成する金属または合金がＣｕに固溶する割合が１ａｔ％未満であることをいう。
　上記のように、強化材部３０では、Ｃｕに固溶しにくい金属材料で構成される複数の強化フィラメント３１が第二マトリックス３２に埋設されている。そのため、強化材部３０内の強化フィラメント３１に金属間化合物が生成されることを抑制でき、強化材部３０は引張り歪および曲げ歪に強い高強度な構成要素として機能できる。
　強化材部３０の第二マトリックス３２を構成する第二安定化材は、銅または銅合金であることが好ましい。なお、第二安定化材は、不可避不純物を含んでもよい。第二安定化材の不可避不純物としては、Ｏ、Ｆｅ、ＳおよびＢｉが挙げられる。第二安定化材を含む第二マトリックス３２は、強化材部３０に強化機能に加えて安定化機能を具備させるという効果を奏することができる。
　化合物超電導線用前駆体線１を構成する安定化材部４０は、筒状であり、強化材部３０の内周側および外周側の少なくとも一方に配置される。安定化材部４０は、第三安定化材からなる。図１および後述する図２～４では、安定化材部４０が強化材部３０の内周側および外周側の両方に配置される例を示している。安定化材部４０は、強化材部３０の加工中の異常変形を抑制し、安定化機能を具備するという効果を奏することができる。
　安定化材部４０を構成する第三安定化材は、銅または銅合金であることが好ましく、無酸素銅であることがより好ましい。なお、第三安定化材は、不可避不純物を含んでもよい。第三安定化材の不可避不純物としては、Ｏ、Ｆｅ、ＳおよびＢｉが挙げられる。
　また、上記のように、化合物超電導線用前駆体線１では、化合物超電導前駆体部１０を構成する第一安定化材、強化材部３０を構成する第二安定化材、および安定化材部４０を構成する第三安定化材を使用している。ここでいう安定化材とは、ＪＩＳ　Ｈ　７００５：２００５に規定されているように、冷媒と熱的接触を確保し、および／または、電気的分流回路として働くように超電導体に電気的および／または熱的に接触させた、一般的には金属である材料であって、超電導体に複合化されて超電導体の安定性を増加させる常電導金属材料を意味する。具体的には、銅やアルミニウムなどの常電導金属は、極低温で比抵抗が低く、熱伝導が良いため、超電導線のマトリックスとして使用した場合、超電導状態から常電導状態への転移があっても、これらの常電導金属に電流がバイパスして流れる。これにより、後述する化合物超電導線２において、発熱が抑えられ、また、発生した熱はすばやく伝播・拡散し、冷却される。さらには、外部の磁束変動をダンピングして超電導体にじかに磁束変動を伝えない、銅やアルミニウムなどの常電導金属が、超電導線の安定化材として広く用いられる。
　化合物超電導前駆体部１０の化合物超電導前駆体フィラメント１１がＮｂ３Ｓｎ前駆体、すなわち化合物超電導前駆体フィラメント１１がＮｂである場合、化合物超電導線用前駆体線１は、化合物超電導前駆体部１０と強化材部３０との間に、ＮｂもしくはＴａまたはそれらの合金もしくは複合材からなるＳｎ拡散防止部５０をさらに有することが好ましい。
　Ｓｎ拡散防止部５０は、後述する化合物超電導部を生成するための熱処理工程時に、Ｎｂ３Ｓｎフィラメントを化合物超電導体部２０に形成するための第一マトリックス前駆体１２を構成するＣｕ－Ｓｎ合金中のＳｎが、強化材部３０や安定化材部４０に拡散することを防止し、強化材部３０を構成する第二安定化材および安定化材部４０を構成する第三安定化材の残留抵抗比の低下を抑止すると共に、化合物超電導前駆体フィラメント１１のＮｂフィラメントと反応してＮｂ３Ｓｎを生成するために必要なＳｎ量を、Ｃｕ－Ｓｎ合金中に保持する機能を有している。
　化合物超電導線用前駆体線１を構成する化合物超電導前駆体部１０について、図１に示すように、化合物超電導前駆体部１０の長手方向に垂直な断面における、化合物超電導前駆体部１０の厚み寸法Ｔｂ１に対する化合物超電導前駆体部１０の幅寸法Ｗｂ１のアスペクト比Ａｂ１（Ｗｂ１／Ｔｂ１）は１．８０以上である。
　ここで、化合物超電導前駆体部１０は化合物超電導線用前駆体線１の長手方向に沿って延在しているので、化合物超電導前駆体部１０の長手方向は化合物超電導線用前駆体線１の長手方向と同じ方向である。また、図１に示すように、化合物超電導前駆体部１０の長手方向に垂直な断面、すなわち化合物超電導前駆体部１０の横断面において、化合物超電導前駆体部１０の厚み寸法Ｔｂ１は、化合物超電導前駆体部１０の幅寸法Ｗｂ１より小さい。
　また、化合物超電導前駆体部１０の横断面において、化合物超電導前駆体部１０の厚み寸法Ｔｂ１とは、化合物超電導線用前駆体線１がＳｎ拡散防止部５０を具備しない場合には、化合物超電導前駆体部１０の最大厚み寸法であり、化合物超電導線用前駆体線１がＳｎ拡散防止部５０を具備する場合には、化合物超電導前駆体部１０とＳｎ拡散防止部５０との合計領域の最大厚み寸法である。
　また、化合物超電導前駆体部１０の横断面において、化合物超電導前駆体部１０の幅寸法Ｗｂ１とは、化合物超電導線用前駆体線１がＳｎ拡散防止部５０を具備しない場合には、化合物超電導前駆体部１０の最大幅寸法であり、化合物超電導線用前駆体線１がＳｎ拡散防止部５０を具備する場合には、化合物超電導前駆体部１０とＳｎ拡散防止部５０との合計領域の最大幅寸法である。
　上記アスペクト比Ａｂ１（Ｗｂ１／Ｔｂ１）が１．８０以上であると、高アスペクト比である化合物超電導前駆体部１０を備える化合物超電導線用前駆体線１に対して、後述する化合物超電導相を生成するための熱処理工程を施すことによって、高アスペクト比の化合物超電導体部２０が生成される。高アスペクト比化した化合物超電導体部２０を備える化合物超電導線２は、化合物超電導体部２０の横断面積と同じ横断面積で１．８０未満のアスペクト比Ａｂ２を有する化合物超電導体部を備える化合物超電導線に比べて、高い臨界電流を保持することができる。特に、高アスペクト比化した化合物超電導体部２０を備える化合物超電導線２は、１．８０未満のアスペクト比Ａｂ２を有する化合物超電導体部を備える化合物超電導線に比べて、リアクト・アンド・ワインド法でのコイル巻線において、小径に曲げたときの歪による通電特性の低下を抑制できるため、さらに高い臨界電流を保持することができる。その結果、高性能な小径の超電導コイルを製造することができる。このような理由から、上記アスペクト比Ａｂ１（Ｗｂ１／Ｔｂ１）は、１．８０以上であり、好ましくは２．００以上であり、より好ましくは３．００以上である。
　また、アスペクト比Ａｂ１（Ｗｂ１／Ｔｂ１）は、１１．００以下であることが好ましく、１０．５０以下であることがより好ましく、１０．００以下であることがさらに好ましく、９．００以下であることが特に好ましく、８．００以下であることが最も好ましい。アスペクト比Ａｂ１（Ｗｂ１／Ｔｂ１）が１１．００以下であると、化合物超電導相を生成するための熱処理工程を化合物超電導線用前駆体線１に施して得られる化合物超電導線２について、臨界電流がさらに向上する。
　化合物超電導線用前駆体線１の長手方向に垂直な断面における、化合物超電導前駆体部１０の断面積と強化材部３０の断面積と安定化材部の断面積４０との合計断面積は、０．４０ｍｍ２以上４．００ｍｍ２以下であることが好ましい。上記の合計断面積が上記範囲内であると、小径への巻線性に優れると共に、臨界電流を向上できる。ここで、化合物超電導前駆体部１０の断面積とは、化合物超電導線用前駆体線１がＳｎ拡散防止部５０を具備しない場合には、化合物超電導前駆体部１０の断面積であり、化合物超電導線用前駆体線１がＳｎ拡散防止部５０を具備する場合には、化合物超電導前駆体部１０の断面積とＳｎ拡散防止部５０の断面積との合計断面積である。
　図１において、Ｔ１１は、化合物超電導線用前駆体線１の最大厚み寸法である。Ｗ１１は、化合物超電導線用前駆体線１の最大幅寸法である。Ｗ０１は、化合物超電導線用前駆体線１の最外層における幅方向平坦部の長さである。
　図２は、実施形態の化合物超電導線用前駆体線の他の例を示す横断面図である。Ｔ０１は、化合物超電導線用前駆体線１の最外層における厚み方向平坦部の長さである。図２に示す化合物超電導線用前駆体線１について、Ｔ０１を有すること以外は、図１に示す化合物超電導線用前駆体線１と基本的に同じ構成である。例えば、図１に示す化合物超電導線用前駆体線１において、化合物超電導線用前駆体線１および化合物超電導前駆体部１０の横断面形状は、それぞれ、対向する幅方向の一対の辺が直線状（ほぼ平行）、対向する厚み方向の一対の辺が弧状である。また、図２に示す化合物超電導線用前駆体線１において、化合物超電導線用前駆体線１および化合物超電導前駆体部１０の横断面形状は、それぞれ、対向する幅方向の一対の辺が直線状（ほぼ平行）、対向する厚み方向の一対の辺が直線状（ほぼ平行）、全ての角部が弧状である。
　次に、実施形態の化合物超電導線について説明する。図３は、実施形態の化合物超電導線の一例を示す横断面図である。図３に示すように、化合物超電導線２は、化合物超電導体部２０と強化材部３０と安定化材部４０とを有する。化合物超電導線２は、化合物超電導線用前駆体線１に対して後述する熱処理工程を施すことによって得ることができる。具体的には、図１に示す化合物超電導線用前駆体線１を熱処置工程することによって、図３に示す化合物超電導線２を得ることができる。
　化合物超電導線２を構成する化合物超電導体部２０は、化合物超電導相を含む複数本の化合物超電導フィラメント２１と第一マトリックス２２とで構成される。化合物超電導体部２０は、線状であり、化合物超電導線２の長手方向に沿って延在している。第一マトリックス２２は、複数本の化合物超電導フィラメント２１を埋設し、第一安定化材を含む。
　化合物超電導相は、Ｎｂ３Ｓｎで形成される金属化合物超電導相であることが好ましい。化合物超電導相は、Ｎｂ３Ｓｎに限定されるものではなく、例えば、Ｎｂ３Ａｌや、超電導特性を有する他の金属化合物超電導相で形成されてもよい。
　第一安定化材を含む第一マトリックス２２は、化合物超電導線２における、化合物超電導フィラメント２１の損傷の抑制、磁気的安定化、熱的安定化という効果を奏することができる。第一マトリックス２２を構成する第一安定化材が銅または銅合金であると、これらの効果がさらに向上する。
　化合物超電導相がＮｂ３Ｓｎで形成される金属化合物超電導相であることが好ましいことから、第一安定化材はＣｕ－Ｓｎ合金で形成されていることが好ましい。また、化合物超電導相の種類に応じて、第一安定化材を構成する材料は適宜選択される。
　第一マトリックス２２の第一安定化材がＣｕ－Ｓｎ合金である場合、第一マトリックス２２中のＳｎ含有割合は、化合物超電導線用前駆体線１を構成する第一マトリックス前駆体１２中のＳｎ含有割合よりも小さい。Ｃｕ－Ｓｎ合金中のＳｎが化合物超電導フィラメント２１としてのＮｂ３Ｓｎフィラメントの生成に使用される結果として、第一マトリックス２２中のＳｎ含有割合が１．０質量％以上２．０質量％程度に小さくなっても、第一マトリックス２２はＣｕに相当する安定化材としての機能を有しない。
　図３では、ブロンズ法によって製造した化合物超電導体部２０を示している。ブロンズ法では、第一安定化材であるＣｕ－Ｓｎ合金の第一マトリックス前駆体１２中に、化合物超電導前駆体フィラメント１１であるＮｂフィラメントが複数本埋設された状態の化合物超電導線用前駆体線１に対し、化合物超電導相を生成するための熱処理工程を施すと、第一マトリックス前駆体１２中のＳｎが拡散して、Ｎｂフィラメントの表面と反応することによって、Ｎｂフィラメントから化合物超電導フィラメント２１であるＮｂ３Ｓｎフィラメントを生成することができる。
　また、図３および後述する図４に示す化合物超電導体部２０の拡大図では、Ｓｎと反応せずに残った未反応Ｎｂの芯部分２３が存在する例を示している。ただし、化合物超電導線用前駆体線１の第一マトリックス前駆体１２中に含有されるＳｎの量や、化合物超電導線用前駆体線１の化合物超電導前駆体フィラメント１１の径サイズなどによっては、未反応の芯部分２３が化合物超電導体部２０の化合物超電導フィラメント２１に存在せず、化合物超電導フィラメント２１はＮｂ３Ｓｎからなることもある。
　化合物超電導線２を構成する強化材部３０は、筒状であり、化合物超電導体部２０の外周側に配置される。強化材部３０は、複数本の強化フィラメント３１と第二マトリックス３２とで構成される。第二マトリックス３２は、複数本の強化フィラメント３１を埋設し、第二安定化材を含む。
　化合物超電導線２を構成する強化材部３０は、化合物超電導線用前駆体線１を構成する強化材部３０と基本的に同じ構成および機能を有する。化合物超電導線用前駆体線１と同様に、強化フィラメント３１は、Ｎｂ、Ｔａ、Ｖ、Ｗ、Ｍｏ、Ｆｅ、ＴｉおよびＨｆの群から選択される１種の金属または２種以上の金属で構成される合金からなることが好ましい。また、同様に、第二マトリックス３２を構成する第二安定化材は、銅または銅合金であることが好ましい。
　化合物超電導線２を構成する安定化材部４０は、筒状であり、強化材部３０の内周側および外周側の少なくとも一方に配置される。安定化材部４０は、第三安定化材からなる。図３では、安定化材部４０が強化材部３０の内周側および外周側の両方に配置される例を示している。安定化材部４０は、強化材部３０の加工中の異常変形を抑制し、安定化機能を具備するという効果を奏することができる。
　化合物超電導線２を構成する安定化材部４０は、化合物超電導線用前駆体線１を構成する安定化材部４０と基本的に同じ構成および機能を有する。化合物超電導線用前駆体線１と同様に、安定化材部４０を構成する第三安定化材は、銅または銅合金であることが好ましく、無酸素銅であることがより好ましい。
　また、上記のように、化合物超電導線２では、化合物超電導体部２０を構成する第一安定化材、強化材部３０を構成する第二安定化材、および安定化材部４０を構成する第三安定化材を使用している。安定化材とは、ＪＩＳ　Ｈ　７００５：２００５に規定されているように、冷媒と熱的接触を確保し、および／または、電気的分流回路として働くように超電導体に電気的および／または熱的に接触させた、一般的には金属である材料であって、超電導体に複合化されて超電導体の安定性を増加させる常電導金属材料を意味する。具体的には、銅やアルミニウムなどの常電導金属は、極低温で比抵抗が低く、熱伝導が良いため、超電導線のマトリックスとして使用した場合、超電導状態から常電導状態への転移があっても、これらの常電導金属に電流がバイパスして流れる。これにより、化合物超電導線２において、発熱が抑えられ、また、発生した熱はすばやく伝播・拡散し、冷却される。さらには、外部の磁束変動をダンピングして超電導体にじかに磁束変動を伝えない、銅やアルミニウムなどの常電導金属が、超電導線の安定化材として広く用いられる。
　化合物超電導体部２０の化合物超電導相がＮｂ３Ｓｎである場合、化合物超電導線２は、化合物超電導体部２０と強化材部３０との間に、ＮｂもしくはＴａまたはそれらの合金もしくは複合材からなるＳｎ拡散防止部５０をさらに有することが好ましい。化合物超電導線２を構成するＳｎ拡散防止部５０は、化合物超電導線用前駆体線１を構成するＳｎ拡散防止部５０と基本的に同じ構成および機能を有する。
　図４は、実施形態の化合物超電導線の他の例を示す横断面図である。図４に示すように、化合物超電導線２は、最外周に樹脂を含む電気絶縁部６０をさらに有してもよい。図４に示す化合物超電導線２について、電気絶縁部６０および後述するＴ０２を有すること以外は、図３に示す化合物超電導線２と基本的に同じ構成である。例えば、図３に示す化合物超電導線２において、化合物超電導線２および化合物超電導体部２０の横断面形状は、それぞれ、対向する幅方向の一対の辺が直線状（ほぼ平行）、対向する厚み方向の一対の辺が弧状である。また、図４に示す化合物超電導線２において、化合物超電導線２および化合物超電導体部２０の横断面形状は、それぞれ、対向する幅方向の一対の辺が直線状（ほぼ平行）、対向する厚み方向の一対の辺が直線状（ほぼ平行）、全ての角部が弧状である。
　リアクト・アンド・ワインド法による化合物超電導線２の製造方法では、後述のように、化合物超電導相を生成するための熱処理工程の後に、電気絶縁部６０を形成する絶縁被覆工程を行う。そのため、リアクト・アンド・ワインド法で製造される化合物超電導線２の電気絶縁部６０は、高融点のガラスなどの絶縁性物質に加えて、低融点の樹脂などの絶縁性物質から構成される。
　一方、ワインド・アンド・リアクト法による化合物超電導線２の製造方法では、後述のように、電気絶縁部６０を形成する絶縁被覆工程の後に、化合物超電導相を生成するための熱処理工程を行う。電気絶縁部６０は、熱処理工程を経ても、電気絶縁特性を有する必要がある。樹脂などの低融点物質は、熱処理工程で熱分解される。そのため、ワインド・アンド・リアクト法で製造される化合物超電導線２の電気絶縁部６０は、高融点のガラスなどの絶縁性物質から構成される。
　小径への巻線性および電気絶縁性に優れ、臨界電流を向上する点で、電気絶縁部６０を構成する樹脂は、ポリビニルホルマール樹脂、ポリアミドイミド樹脂、ポリイミド樹脂のようなエナメルまたはエポキシ樹脂であることが好ましい。
　化合物超電導線２を構成する化合物超電導体部２０について、図３～４に示すように、化合物超電導体部２０の長手方向に垂直な断面における、化合物超電導体部２０の厚み寸法Ｔｂ２に対する化合物超電導体部２０の幅寸法Ｗｂ２のアスペクト比Ａｂ２（Ｗｂ２／Ｔｂ２）は１．８０以上である。
　ここで、化合物超電導体部２０は化合物超電導線２の長手方向に沿って延在しているので、化合物超電導体部２０の長手方向は化合物超電導線２の長手方向と同じ方向である。また、図３～４に示すように、化合物超電導体部２０の長手方向に垂直な断面、すなわち化合物超電導体部２０の横断面において、化合物超電導体部２０の厚み寸法Ｔｂ２は、化合物超電導体部２０の幅寸法Ｗｂ２より小さい。
　また、化合物超電導体部２０の横断面において、化合物超電導体部２０の厚み寸法Ｔｂ２とは、化合物超電導線２がＳｎ拡散防止部５０を具備しない場合には、化合物超電導体部２０の最大厚み寸法であり、化合物超電導線２がＳｎ拡散防止部５０を具備する場合には、化合物超電導体部２０とＳｎ拡散防止部５０との合計領域の最大厚み寸法である。
　また、化合物超電導体部２０の横断面において、化合物超電導体部２０の幅寸法Ｗｂ２とは、化合物超電導線２がＳｎ拡散防止部５０を具備しない場合には、化合物超電導体部２０の最大幅寸法であり、化合物超電導線２がＳｎ拡散防止部５０を具備する場合には、化合物超電導体部２０とＳｎ拡散防止部５０との合計領域の最大幅寸法である。
　上記アスペクト比Ａｂ２（Ｗｂ２／Ｔｂ２）が１．８０以上であると、化合物超電導体部２０は高アスペクト比化する。高アスペクト比化した化合物超電導体部２０を備える化合物超電導線２は、化合物超電導体部２０の横断面積と同じ横断面積で１．８０未満のアスペクト比Ａｂ２を有する化合物超電導体部を備える化合物超電導線に比べて、高い臨界電流を保持することができる。特に、アスペクト比Ａｂ２が１．８０以上である化合物超電導線２は、リアクト・アンド・ワインド法でのコイル巻線において、小径に曲げたときの歪による通電特性の低下を抑制できるため、さらに高い臨界電流を保持することができる。その結果、高性能な小径の超電導コイルを製造することができる。このような理由から、上記アスペクト比Ａｂ２（Ｗｂ２／Ｔｂ２）は、１．８０以上であり、好ましくは２．００以上であり、より好ましくは３．００以上である。
　また、アスペクト比Ａｂ２（Ｗｂ２／Ｔｂ２）は、１１．００以下であることが好ましく、１０．５０以下であることがより好ましく、１０．００以下であることがさらに好ましく、９．００以下であることが特に好ましく、８．００以下であることが最も好ましい。アスペクト比Ａｂ２（Ｗｂ２／Ｔｂ２）が１１．００以下であると、化合物超電導線２の臨界電流がさらに向上する。
　化合物超電導線２の長手方向に垂直な断面における、化合物超電導体部２０の断面積と強化材部３０の断面積と安定化材部の断面積４０との合計断面積は、０．４０ｍｍ２以上４．００ｍｍ２以下であることが好ましい。上記の合計断面積が上記範囲内であると、小径への巻線性に優れると共に、臨界電流を向上できる。ここで、化合物超電導体部２０の断面積とは、化合物超電導線２がＳｎ拡散防止部５０を具備しない場合には、化合物超電導体部２０の断面積であり、化合物超電導線２がＳｎ拡散防止部５０を具備する場合には、化合物超電導体部２０の断面積とＳｎ拡散防止部５０の断面積との合計断面積である。
　図３～４において、Ｔ１２は、化合物超電導線２から電気絶縁部６０を除いた部分の最大厚み寸法である。Ｗ１２は、化合物超電導線２から電気絶縁部６０を除いた部分の最大幅寸法である。Ｔ０２は、化合物超電導線２から電気絶縁部６０を除いた最外層における厚み方向平坦部の長さである。Ｗ０２は、化合物超電導線２から電気絶縁部６０を除いた最外層における幅方向平坦部の長さである。
　図５は、実施形態の化合物超電導線用前駆体線１および化合物超電導線２を用いたリアクト・アンド・ワインド法による超電導コイルの製造方法を説明するための工程フローである。リアクト・アンド・ワインド法による超電導コイルの製造方法は、主に、化合物超電導線用前駆体線１の形成工程Ｓ１１と、熱処理工程Ｓ１２と、事前曲げ歪印加工程Ｓ１３と、絶縁被覆工程Ｓ１４と、巻線工程Ｓ１５とを有する。ここでは、化合物超電導相がＮｂ３Ｓｎ、製造法がブロンズ法である例について説明する。
　形成工程Ｓ１１では、化合物超電導線用前駆体線１を形成する。形成工程Ｓ１１は、複数本の化合物超電導前駆体フィラメントであるＮｂフィラメント、および複数本のＮｂフィラメントを埋設したＣｕ－Ｓｎ合金からなる第一マトリックス前駆体で構成される化合物超電導前駆体部と、化合物超電導前駆体部の外周側に、Ｓｎ拡散防止部と、強化材部と、安定化材部とを順次配設して形成したビレットに対して押出加工を行なった後に、伸線加工を行なうことによって、化合物超電導線用前駆体線１を形成する。
　形成工程Ｓ１１としては、例えば化合物超電導相がＮｂ３Ｓｎの場合には、上記のブロンズ法の他に、内部スズ拡散法、パウダインチューブ法などの既知のＮｂ３Ｓｎ線材を作製するための方法を適用することができる。
　熱処理工程Ｓ１２は、形成工程Ｓ１１で得られた化合物超電導線用前駆体線１を加熱し、化合物超電導相を生成して、化合物超電導線２を形成する。
　事前曲げ歪印加工程Ｓ１３は、熱処理工程Ｓ１２で得られた化合物超電導線２に対して曲げ加工を施して、所定の曲げ歪を加える。化合物超電導線２に対して繰り返し曲げ歪を印加する事前曲げ歪印加工程Ｓ１３では、曲げ方向、曲げ径および引張応力を制御することにより、化合物超電導線２の曲げの方向性を保持させる。この結果、化合物超電導線２の長手方向にわたって連続的に断面内の残留歪分布が保持される。そのため、曲げの中立線付近に位置する安定化材の強度は、曲げ歪を受ける曲げ方向外側や曲げ方向内側に位置する安定化材の強度よりも小さくなる。その差異が著しい場合には、マイクロビッカース硬さ検査でその差異を検出することができる。化合物超電導線２の曲げの方向性の保持方向を、熱処理時の曲げ方向側、より具体的には、熱処理用ボビンに円弧状に巻き付けられている方向側にスプリングバックする方向（元に戻ろうとする方向）と同一に制御することにより、事前曲げ歪印加工程Ｓ１３だけでなく、その後の工程においても、許容限界を超えた逆方向曲げ歪が印加されて、化合物超電導フィラメントが壊れることを防止することができる。化合物超電導フィラメントが壊れる許容限界歪は、超電導体の材質、化合物超電導線の断面構造、熱処理条件、事前曲げ歪印加条件などによって異なる。
　なお、絶縁被覆工程Ｓ１４で行われる電気絶縁部の形成時に印加する曲げ歪だけで、化合物超電導線２の臨界電流が、電気絶縁部を被覆する前に比べて大きくできる場合には、事前曲げ歪印加工程Ｓ１３は省略することができる。
　絶縁被覆工程Ｓ１４は、化合物超電導線２の最外周に電気絶縁部を形成して、化合物超電導線２の最外周を電気絶縁部で被覆する。絶縁被覆工程Ｓ１４において、電気絶縁部の形成時における化合物超電導線２の最大温度は５００℃未満であることが好ましい。また、化合物超電導線２に印加する曲げ歪の最大値は、事前曲げ歪印加工程Ｓ１３で印加する曲げ歪未満であることが好ましい。また、引っ張り歪は０．２％以下であることが好ましい。こうした条件で絶縁被覆工程Ｓ１４を実施すると、電気絶縁部を備える前の化合物超電導線２に比べて、電気絶縁部を備える化合物超電導線２の臨界電流が増加することがある。
　巻線工程Ｓ１５は、化合物超電導線２に印加される曲げ歪みを制限しながら、コイル用巻枠（巻付部材）に巻き取って、超電導コイルを形成する。
　化合物超電導線２を構成する化合物超電導フィラメントが受ける最大歪は、巻線時に印加される、曲げ径による最大の引張り曲げ歪と軸方向張力による引張歪とを足し合わせて、議論することができる。すなわち、化合物超電導フィラメントが受ける最大歪は、フィラメント損傷が生じる歪を超えないようにする必要がある。特に、熱処理時の曲げ方向に対して逆方向に曲げたときに印加される最大歪を制御することが必要である。また、化合物超電導フィラメントが受ける最大の純粋曲げ歪下での超電導特性を考慮して、超電導マグネットの運転電流を決定する。
　図６は、実施形態の化合物超電導線用前駆体線１および化合物超電導線２を用いたワインド・アンド・リアクト法による超電導コイルの製造方法を説明するための工程フローである。ワインド・アンド・リアクト法による超電導コイルの製造方法は、主に、化合物超電導線用前駆体線１の形成工程Ｓ２１と、絶縁被覆工程Ｓ２２と、巻線工程Ｓ２３と、熱処理工程Ｓ２４とを有する。ここでは、化合物超電導相がＮｂ３Ｓｎ、製造法がブロンズ法である例について説明する。
　形成工程Ｓ２１では、化合物超電導線用前駆体線１が形成される。形成工程Ｓ２１は、上記の形成工程Ｓ１１と基本的に同じである。
　絶縁被覆工程Ｓ２２は、化合物超電導線用前駆体線１の最外周に電気絶縁部６０を形成して、化合物超電導線用前駆体線１の最外周を電気絶縁部で被覆する。絶縁被覆工程Ｓ２２において、電気絶縁部の形成時における化合物超電導線用前駆体線１の最大温度は５００℃未満であることが好ましい。
　巻線工程Ｓ２３は、化合物超電導線用前駆体線１に印加される曲げ歪みを制限しながら、コイル用巻枠に巻き取る。
　熱処理工程Ｓ２４は、コイル用巻枠に巻き取られた化合物超電導線用前駆体線１を加熱し、化合物超電導相を生成して、化合物超電導線２を形成する。こうして、超電導コイルを製造できる。なお、絶縁被覆工程Ｓ２２で化合物超電導線用前駆体線１に被覆される電気絶縁部が樹脂などの低融点材料であると、電気絶縁部は熱処理工程Ｓ２４で熱分解されるので、電気絶縁部は、高融点のガラスなどの絶縁性物質が使われることが多い。
　図７は、実施形態の化合物超電導線の巻替え方法を説明するための概略図である。化合物超電導線２を第一巻付部材７１から第二巻付部材７４に巻替えるとき、第一巻付部材７１から、化合物超電導線２を第一巻付部材７１の接線方向に延出させ、第一巻付部材７１に巻き付けられていたときと同じ曲げ方向に化合物超電導線２を曲げながら第二巻付部材７４に巻き取る。例えば、図７に示すように、化合物超電導線２を、直径Ｄｈの第一巻付部材７１、例えば熱処理用ボビンから、直径Ｄ１の正方向曲げプーリー７２と直径Ｄ２の逆方向曲げプーリー７３とを経由して、直径Ｄ３の第二巻付部材７４、例えば超伝導コイルを形成するためのコイル用巻枠に巻替える。事前曲げ歪印加条件について、１つの正方向曲げプーリー７２および１つの逆方向曲げプーリー７３を組み合わせる例を示しているが、正方向曲げプーリー７２および逆方向曲げプーリー７３の配置数は特に限定されるものではなく、正方向曲げプーリー７２や逆方向曲げプーリー７３を複数個組み合わせて設定してもよい。このとき、第一巻付部材７１から化合物超電導線２を第一巻付部材７１の接線方向に巻き出し、第一巻付部材７１に巻き付けられていたときと同じ曲げ方向に化合物超電導線２を曲げながら第二巻付部材７４に巻き取る。この巻替え方法は、リアクト・アンド・ワインド法で得られた化合物超電導線を巻替える方法として好適である。
　このように、化合物超電導線用前駆体線１を熱処理して得られる化合物超電導線２は、従来の化合物超電導線と比較して、小径に曲げても、臨界電流が大きいといった優れた超電導特性を有する。特に、リアクト・アンド・ワインド法による熱処理工程、事前曲げ歪印加工程、および絶縁被覆工程を有する超電導コイル製造では、化合物超電導体部の内部歪が制御されているので、コイル用巻枠（熱処理ボビン）への巻き付け方向などを制御すると、製造時の化合物超電導線２へのダメージをさらに抑制でき、製造された超電導マグネットの運転時にさらに優れた通電特性を得ることができる。また、超電導コイルの用途に応じて、化合物超電導線２を構成する化合物超電導体部２０、強化材部３０、安定化材部４０などの構成部材の構成比率を設定することによって、より実用的な超電導コイル製造を達成することができる。その結果、より適正な運転安全率で設計した超電導マグネットを実現することができるため、化合物超電導線用前駆体線１や化合物超電導線２を含めた超電導コイル製造のトータルコストを従来よりも削減することができる。
　以上説明した実施形態によれば、化合物超電導線用前駆体線の化合物超電導前駆体部および化合物超電導線の化合物超電導体部が所定の構造を有することによって、従来よりも小径への巻線性に優れると共に大きい臨界電流特性を有し、超電導コイルの設計および製造を合理化することができる。
　以上、実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本開示の概念および特許請求の範囲に含まれるあらゆる態様を含み、本開示の範囲内で種々に改変することができる。
　次に、実施例および比較例について説明するが、本開示はこれら実施例に限定されるものではない。
（実施例１Ａ～４Ａ、実施例１Ｂ～４Ｂ、比較例１ａ～４ａ、比較例１ｂ～４ｂ）
　化合物超電導体部がブロンズ法によって形成されたＮｂ３Ｓｎであり、ＮｂからなるＳｎ拡散防止部を備え、強化材部がＣｕ－Ｎｂ複合材であり、無酸素銅の安定化材部を強化部材の外周側に備え、電気絶縁部を備えない化合物超電導線を製造した。以下、詳細に説明する。
　まず、化合物超電導線用前駆体線の製造について述べる。Ｔｉが添加されたＣｕＳｎ合金に複数本のＮｂロッドを埋設したビレットに対して、押出加工と伸線加工とを施すことによって、ＮｂロッドとＣｕＳｎ合金の複合素線を得た。続いて、無酸素銅管の中央部にこの複合素線を複数本配置して集合体を構成し、この集合体の外周に管状のＮｂをＳｎ拡散防止部として配置し、管状のＮｂの外周に、安定化部となる無酸素銅に複数本のＮｂロッドを埋設したビレットに対して押出加工と伸線加工とを施して得られたＣｕ－Ｎｂ強化材部用の素線を複数本配置することにより、化合物超電導線用前駆体線用ビレットを得た。
　次に、化合物超電導線用前駆体線用ビレットに対して、押出し伸線加工を施して、横断面を概略円状にした後、必要に応じて圧延加工と伸線加工を施すことによって、表１に示すアスペクト比Ａｂ１を有する化合物超電導前駆体部を備える化合物超電導線用前駆体線を製造した。
　実施例１Ａ～４Ａおよび比較例１ａ～４ａでは、リアクト・アンド・ワインド法によって、化合物超電導線を製造した。具体的には、化合物超電導線用前駆体線に対して化合物超電導相を生成するために６７０℃で９６時間の熱処理を施し、続いて、表１に示す熱処理ボビンに巻線後に純粋曲げ歪が表１の値になるように事前曲げ歪印加工程および巻線工程を施すことによって、表１に示すアスペクト比Ａｂ２を有する化合物超電導体部を備える化合物超電導線を得た。アスペクト比Ａｂ２が１を超える化合物超電導線に対しては、事前曲げ歪印加工程および巻線工程の方向をフラットワイズ方向とした。
　実施例１Ｂ～４Ｂおよび比較例１ｂ～４ｂでは、ワインド・アンド・リアクト法によって、化合物超電導線を製造した。具体的には、表１に示す直径を有する熱処理ボビンに巻線した後、化合物超電導相を生成するために６７０℃で９６時間の熱処理を施すことによって、表１に示すアスペクト比Ａｂ２を有する化合物超電導体部を備える化合物超電導線を得た。アスペクト比Ａｂ２が１を超える化合物超電導線用前駆体線に対しては、巻線工程の方向をフラットワイズ方向とした。
　得られた化合物超電導線の臨界電流は、４.２Ｋ、１４．５Ｔの直流磁場下で測定した。また、化合物超電導線における化合物超電導体部の臨界電流密度は、化合物超電導体部（Ｓｎ拡散防止部を含む）の横断面積に対する値とした。アスペクト比Ａｂ２が１超の化合物超電導体部に対する印加磁場は、化合物超電導体部の幅方向に対して平行な方向とした。一方、事前曲げ歪ε_pre-bentは、正方向事前曲げ歪ε_pre-bent+＝Ｔｂ２×（＋１／Ｄ１－１／Ｄｈ）と逆方向事前曲げ歪ε_pre-bent-＝Ｔｂ２×（-１／Ｄ２－１／Ｄｈ）より算出した。ここで、Ｄｈは熱処理ボビンの直径、Ｄ１は正方向曲げプーリーの直径、Ｄ２は逆方向曲げプーリーの直径である。この正方向事前曲げ歪ε_pre-bent+と逆方向事前曲げ歪ε_pre-bent-の大きさと回数について、両方の事前曲げ歪を印加する場合でも、片方の事前曲げ歪のみを印加する場合でも、事前曲げ歪が0.10%以上0.60%以下であり、正方向と逆方向の両方または片方に少なくとも1回以上、印加することが望ましい。
　また、リアクト・アンド・ワインド法での曲げ方向は、熱処理時の曲げ方向と同じ方向（正方向）とし、純粋曲げ歪ε_pureは、ε_pure＝Ｔｂ２×（＋１／Ｄ３－１／Ｄｈ）より算出した。ここで、Ｄｈは熱処理ボビン直径、Ｄ３は臨界電流測定時のボビン直径である。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
　表１に、実施例と比較例を示す。ここで、化合物超電導前駆体部の幅寸法Ｗｂ１と厚み寸法Ｔｂ１、および、化合物超電導体部の幅寸法Ｗｂ２と厚み寸法Ｔｂ２は、それぞれ、次式で算出した。
　Ｗｂ１＝（Ｖ０１／１００）(1/2)×Ｗ１１
　Ｔｂ１＝（Ｖ０１／１００）(1/2)×Ｔ１１
　Ｗｂ２＝（Ｖ０２／１００）(1/2)×Ｗ１２
　Ｔｂ２＝（Ｖ０２／１００）(1/2)×Ｔ１２
　実施例１Ａ～４Ａおよび実施例１Ｂ～４Ｂでは、比較例１ａ～４ａおよび比較例１ｂ～３ｂに比べて、小径への巻線性に優れており、化合物超電導体部(Sn拡散防止部を含む）の横断面積当たりの臨界電流密度（Ｎｏｎ－Ｃｕ－Ｊｃ）が大きかった。臨界電流は、４．２Ｋの液体ヘリウム中で、直径３８ｍｍのスパイラル形状とした化合物超電導線の幅広面に対して平行に磁場１４．５Ｔを印加し、通電電流に対する発生電界が０．１μＶ／ｃｍとなった時の通電電流値で定義した。特に、リアクト・アンド・ワインドで得られた化合物超電導線の実施例１Ａ～４Ａでは、ワインド・アンド・リアクト法で得られた化合物超電導線の実施例１Ｂ～４Ｂに比べて、臨界電流がさらに増加した。
　特に、実施例１Ａ～４Ａにおいては、比較例１ａ～４ａよりも、化合物超電導体部（Ｓｎ拡散防止部を含む）の横断面積当たりの臨界電流密度（ｎｏｎ－Ｃｕ－Ｊｃ値）が大きくなった。これは、アスペクト比を大きくして、化合物超電導体部の厚み寸法を縮小することにより、リアクト・アンド・ワインド法で、直径７６ｍｍのボビンで熱処理して化合物超電導体を生成した後においても、直径３８ｍｍの小径に巻いた時の純粋曲げ歪が小さくなり、事前曲げ歪印加によって増大させたｎｏｎ－Ｃｕ－Ｊｃ値の低下を抑制できたことを示している。実施例２Ａおよび実施例２Ｂは、比較例１ａと比較例１ｂと同じ化合物超電導体部の厚み寸法０．３０ｍｍであるが、化合物超電導線のアスペクト比が大きく横断面積が大きいことと、さらに、ｎｏｎ－Ｃｕ－Ｊｃ値が向上したため、臨界電流値を大幅に増大させることができた。一方、リアクト・アンド・ワインド法を適用した、比較例２ａ、比較例３ａ、比較例４aにおいては、純粋曲げ歪が大きくなり、ワインド・アンド・リアクト法を適用した、比較例２ｂ、比較例３ｂ、比較例４ｂよりも、ｎｏｎ－Ｃｕ－Ｊｃが著しく低下した。
　さらに、アスペクト比Ａｂ２と化合物超電導線の臨界電流との関係について調査した。図８は、リアクト・アンド・ワインド法およびワインド・アンド・リアクト法で得られた化合物超電導線について、化合物超電導体部（Ｓｎ拡散防止部を含む）の横断面積当たりの臨界電流(ｎｏｎ－Ｃｕ－Ｊｃ値、１４．５Ｔ、４．２Ｋ)とアスペクト比Ａｂ２との関係を示すグラフである。
　図８から、化合物超電導線の幅広面に対して平行磁場を印加した場合は、リアクト・アンド・ワインド法の方がワインド・アンド・リアクト法よりも、アスペクト比Ａｂ２に関わらず大きな値であり、いずれにおいても、アスペクト比Ａｂ２が１．５０～８．００程度の範囲において、ｎｏｎ－Ｃｕ－Ｊｃ値の大きな違いはなく、アスペクト比１０．４０で低下傾向が見られた。
　一方、化合物超電導線の幅広面に対して垂直磁場を印加した場合は、リアクト・アンド・ワインド法の方がワインド・アンド・リアクト法よりも、アスペクト比Ａｂ２に関わらず大きな値であり、リアクト・アンド・ワインド法において、アスペクト比が１．８０～１０．４０程度の範囲において、６００Ａ／ｍｍ２以上のｎｏｎ－Ｃｕ－Ｊｃ値が得られたが、ワインド・アンド・リアクト法の場合は、アスペクト比Ａｂ２が１．８０～６．００近傍で、５００Ａ／ｍｍ２に近い値が得られた。このように、化合物超電導体部のアスペクト比Ａｂ２について、１．８０以上であると、リアクト・アンド・ワインド法とワインド・アンド・リアクト法のいずれにおいても、上記のｎｏｎ－Ｃｕ－Ｊｃの増大効果を達成することができ、さらには１１．００以下が好適であることがわかった。また、ワインド・アンド・リアクト法に比べて、リアクト・アンド・ワインド法で得らえた化合物超電導線では、磁場方向に依らず、高いｎｏｎ－Ｃｕ－Ｊｃ値であることから、リアクト・アンド・ワインド法で製造した化合物超電導線は、ワインド・アンド・リアクト法より、高性能かつ合理的なコイル設計が実施できることがわかった。
　さらに、引張応力と化合物超電導線の臨界電流値との関係について調査した。図９は、リアクト・アンド・ワインド法およびワインド・アンド・リアクト法で得られた化合物超電導線について、線材軸方向引張応力下でのｎｏｎ－Ｃｕ－Ｊｃ値を示すグラフである。ここで用いたサンプルについて、直線状で化合物超電導体生成のための熱処理をした後、リアクト・アンド・ワインド法を模擬するサンプル線には、化合物超電導体（Ｓｎ拡散防止部を含む）部位に、±０．３８％の事前曲げ歪を往復１０回印加し、ワインド・アンド・リアクト法を模擬するサンプル線には、熱処理直後の事前曲げ歪を印加しなかった。
　図９に示すように、リアクト・アンド・ワインド法においては、実施例１Ａ～３Ａでは、比較例４ａに比べて、２５０ＭＰａ以上の引張応力領域で、アスペクト比Ａｂ２が大きいほど、ｎｏｎ－Ｃｕ－Ｊｃ値が大きかった。これは、アスペクト比Ａｂ２の増大によって、化合物超電導線の厚み方向に対して、事前曲げ歪印加工程において、一様な曲げ歪応力が印加されるようになり、化合物超電導体部の圧縮残留歪が均等に緩和された効果であると考えられる。一方、ワインド・アンド・リアクト法において、実施例２Ｂでは、比較例４ｂに比べて、２６０ＭＰａから３４０ＭＰａの範囲に亘って、ｎｏｎ－Ｃｕ－Ｊｃ値が大きかった。このように、上記の引張応力下でのｎｏｎ－Ｃｕ－Ｊｃの増大効果は、ワインド・アンド・リアクト法に比べて、リアクト・アンド・ワインド法での使用において顕著となった。このように、実施例１Ａ～４Ａおよび１Ｂ～４Ｂで製造した化合物超電導線について、商用ベースでのコイル製造が可能であることが示唆された。
　１　化合物超電導線用前駆体線
　２　化合物超電導線
　１０　化合物超電導前駆体部
　１１　化合物超電導前駆体フィラメント
　１２　第一マトリックス前駆体
　２０　化合物超電導体部
　２１　化合物超電導フィラメント
　２２　第一マトリックス
　２３　芯部分
　３０　強化材部
　３１　強化フィラメント
　３２　第二マトリックス
　４０　安定化材部
　５０　Ｓｎ拡散防止部
　６０　電気絶縁部
　７１　第一巻付部材
　７２　正方向曲げプーリー
　７３　逆方向曲げプーリー
　７４　第二巻付部材
 

Claims (14)

  1. 　複数本の化合物超電導前駆体フィラメントと、前記複数本の化合物超電導前駆体フィラメントを埋設し、第一安定化材を含む第一マトリックス前駆体とで構成される化合物超電導前駆体部と、
    　前記化合物超電導前駆体部の外周側に配置され、複数本の強化フィラメントと、前記複数本の強化フィラメントを埋設し、第二安定化材を含む第二マトリックスとで構成される筒状の強化材部と、
    　前記強化材部の内周側および外周側の少なくとも一方に配置され、第三安定化材からなる筒状の安定化材部と
    を有し、
    　前記化合物超電導前駆体部の長手方向に垂直な断面における、前記化合物超電導前駆体部の厚み寸法Ｔｂ１に対する前記化合物超電導前駆体部の幅寸法Ｗｂ１のアスペクト比Ａｂ１（Ｗｂ１／Ｔｂ１）が１．８０以上である、化合物超電導線用前駆体線。
  2. 　前記アスペクト比Ａｂ１が１１．００以下である、請求項１に記載の化合物超電導線用前駆体線。
  3. 　前記アスペクト比Ａｂ１が２．００以上１０．００以下である、請求項１または２に記載の化合物超電導線用前駆体線。
  4. 　前記化合物超電導線用前駆体線の長手方向に垂直な断面における、前記化合物超電導前駆体部の断面積と前記強化材部の断面積と前記安定化材部の断面積との合計断面積が０．４０ｍｍ２以上４．００ｍｍ２以下である、請求項１～３のいずれか１項に記載の化合物超電導線用前駆体線。
  5. 　前記化合物超電導前駆体フィラメントがＮｂであり、前記化合物超電導前駆体部と前記強化材部との間に、ＮｂもしくはＴａまたはそれらの合金もしくは複合材からなるＳｎ拡散防止部をさらに有する、請求項１～４のいずれか１項に記載の化合物超電導線用前駆体線。
  6. 　前記第一安定化材が銅または銅合金であり、前記強化フィラメントがＮｂ、Ｔａ、Ｖ、Ｗ、Ｍｏ、Ｆｅ、ＴｉおよびＨｆの群から選択される１種の金属または２種以上の金属で構成される合金からなり、前記第二安定化材が銅または銅合金であり、前記第三安定化材が銅または銅合金である、請求項１～５のいずれか１項に記載の化合物超電導線用前駆体線。
  7. 　化合物超電導相を含む複数本の化合物超電導フィラメントと、前記複数本の化合物超電導フィラメントを埋設し、第一安定化材を含む第一マトリックスとで構成される化合物超電導体部と、
    　前記化合物超電導体部の外周側に配置され、複数本の強化フィラメントと、前記複数本の強化フィラメントを埋設し、第二安定化材を含む第二マトリックスとで構成される筒状の強化材部と、
    　前記強化材部の内周側および外周側の少なくとも一方に配置され、第三安定化材からなる筒状の安定化材部と
    を有し、
    　前記化合物超電導体部の長手方向に垂直な断面における、前記化合物超電導体部の厚み寸法Ｔｂ２に対する前記化合物超電導体部の幅寸法Ｗｂ２のアスペクト比Ａｂ２（Ｗｂ２／Ｔｂ２）が１．８０以上である、化合物超電導線。
  8. 　前記アスペクト比Ａｂ２が１１．００以下である、請求項７に記載の化合物超電導線。
  9. 　前記アスペクト比Ａｂ２が２．００以上１０．００以下である、請求項７または８に記載の化合物超電導線。
  10. 　前記化合物超電導線の長手方向に垂直な断面における、前記化合物超電導体部の断面積と前記強化材部の断面積と前記安定化材部の断面積との合計断面積が０．４０ｍｍ２以上４．００ｍｍ２以下である、請求項７～９のいずれか１項に記載の化合物超電導線。
  11. 　前記化合物超電導相がＮｂ３Ｓｎであり、前記化合物超電導体部と前記強化材部との間に、ＮｂもしくはＴａまたはそれらの合金もしくは複合材からなるＳｎ拡散防止部をさらに有する、請求項７～１０のいずれか１項に記載の化合物超電導線。
  12. 　前記第一安定化材が銅または銅合金であり、前記強化フィラメントがＮｂ、Ｔａ、Ｖ、Ｗ、Ｍｏ、Ｆｅ、ＴｉおよびＨｆの群から選択される１種の金属または２種以上の金属で構成される合金からなり、前記第二安定化材が銅または銅合金であり、前記第三安定化材が銅または銅合金である、請求項７～１１のいずれか１項に記載の化合物超電導線。
  13. 　最外周に樹脂を含む電気絶縁部をさらに有する、請求項７～１２のいずれか１項に記載の化合物超電導線。
  14. 　請求項７～１３のいずれか１項に記載の化合物超電導線の巻替え方法であって、
    　前記化合物超電導線を第一巻付部材から第二巻付部材に巻替えるとき、
    　前記第一巻付部材から、前記化合物超電導線を前記第一巻付部材の接線方向に延出させ、前記第一巻付部材に巻き付けられていたときと同じ曲げ方向に前記化合物超電導線を曲げながら前記第二巻付部材に巻き取る、化合物超電導線の巻替え方法。
PCT/JP2022/029931 2021-08-06 2022-08-04 化合物超電導線用前駆体線、化合物超電導線および化合物超電導線の巻替え方法 WO2023013726A1 (ja)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202280053948.6A CN117795627A (zh) 2021-08-06 2022-08-04 化合物超导线用前体线、化合物超导线及化合物超导线的重绕方法
JP2023540406A JPWO2023013726A1 (ja) 2021-08-06 2022-08-04

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2021130362 2021-08-06
JP2021-130362 2021-08-06

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2023013726A1 true WO2023013726A1 (ja) 2023-02-09

Family

ID=85155773

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/JP2022/029931 WO2023013726A1 (ja) 2021-08-06 2022-08-04 化合物超電導線用前駆体線、化合物超電導線および化合物超電導線の巻替え方法

Country Status (3)

Country Link
JP (1) JPWO2023013726A1 (ja)
CN (1) CN117795627A (ja)
WO (1) WO2023013726A1 (ja)

Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS53107296A (en) 1977-03-01 1978-09-19 Hitachi Ltd Compound superconductive coil
JPH04298917A (ja) 1991-03-28 1992-10-22 Toshiba Corp 化合物超電導導体の製造方法
JP2007173102A (ja) 2005-12-22 2007-07-05 Kobe Steel Ltd Ｎｂ３Ｓｎ超電導線材製造用前駆体およびその製造方法
JP2008293690A (ja) * 2007-05-22 2008-12-04 Kobe Steel Ltd 超電導線材製造用ＮｂまたはＮｂ基合金シートおよび超電導線材製造用前駆体
JP5718171B2 (ja) 2011-06-14 2015-05-13 古河電気工業株式会社 化合物超電導撚線の製造方法
JP6155253B2 (ja) 2012-04-12 2017-06-28 古河電気工業株式会社 化合物超電導線及びその製造方法
JP6182577B2 (ja) 2015-09-07 2017-08-16 古河電気工業株式会社 化合物系超電導線材の製造方法および化合物系超電導ケーブルの製造方法
WO2020066907A1 (ja) * 2018-09-28 2020-04-02 古河電気工業株式会社 絶縁被覆化合物超電導線およびその巻替え方法
WO2020066908A1 (ja) * 2018-09-28 2020-04-02 古河電気工業株式会社 化合物超電導撚線およびその巻替え方法

Patent Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS53107296A (en) 1977-03-01 1978-09-19 Hitachi Ltd Compound superconductive coil
JPH04298917A (ja) 1991-03-28 1992-10-22 Toshiba Corp 化合物超電導導体の製造方法
JP2007173102A (ja) 2005-12-22 2007-07-05 Kobe Steel Ltd Ｎｂ３Ｓｎ超電導線材製造用前駆体およびその製造方法
JP2008293690A (ja) * 2007-05-22 2008-12-04 Kobe Steel Ltd 超電導線材製造用ＮｂまたはＮｂ基合金シートおよび超電導線材製造用前駆体
JP5718171B2 (ja) 2011-06-14 2015-05-13 古河電気工業株式会社 化合物超電導撚線の製造方法
JP6155253B2 (ja) 2012-04-12 2017-06-28 古河電気工業株式会社 化合物超電導線及びその製造方法
JP6182577B2 (ja) 2015-09-07 2017-08-16 古河電気工業株式会社 化合物系超電導線材の製造方法および化合物系超電導ケーブルの製造方法
WO2020066907A1 (ja) * 2018-09-28 2020-04-02 古河電気工業株式会社 絶縁被覆化合物超電導線およびその巻替え方法
WO2020066908A1 (ja) * 2018-09-28 2020-04-02 古河電気工業株式会社 化合物超電導撚線およびその巻替え方法

Non-Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
M. SUGIMOTO ET AL.: "Nb-Rod-Method Cu-Nb/Nb Sn Wires for Practical React-and-Wind Applications", IEEE TRANS. APPL. SUPER., vol. 28, no. 3, 2018, pages 6000105
M. SUGIMOTO ET AL.: "Performance of Polyvinyl Formal Insulated Cu-Nb/Nb Sn Wires for React-and-Wind Process", IEEE TRANS. APPL. SUPER., vol. 29, no. 5, 2019, pages 6001205, XP011716199, DOI: 10.1109/TASC.2019.2898921
P. KOVAC ET AL.: "Ic anisotropy in flattened Nb Sn superconductors and possible ways for overcoming it", CRYOGENICS, vol. 35, 1995, pages 83 - 86, XP004038231, DOI: 10.1016/0011-2275(95)92874-R
YOSHIAKI TANAKA ET AL.: "Microstructures and Critical Current Densities of Superconducting V Ga Tapes Made by a Composite Process", JOURNAL OF JAPAN INSTITUTE OF METALS AND MATERIALS, vol. 40, 1976, pages 515 - 521

Also Published As

Publication number Publication date
JPWO2023013726A1 (ja) 2023-02-09
CN117795627A (zh) 2024-03-29

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6155253B2 (ja) 化合物超電導線及びその製造方法
EP2448029A2 (en) Precursor for Nb3Sn superconductor wire, superconductor wire using the same and method for manufacturing Nb3Sn superconductor wire
US4195199A (en) Superconducting composite conductor and method of manufacturing same
JP7335886B2 (ja) 絶縁被覆化合物超電導線およびその巻替え方法
JP2013062239A (ja) Ｎｂ３Ｓｎ超電導線材及びその製造方法
JPH02276111A (ja) 化合物超電導体および化合物超電導体の製造方法
JP6182577B2 (ja) 化合物系超電導線材の製造方法および化合物系超電導ケーブルの製造方法
JP2014137917A (ja) Ｎｂ３Ｓｎ超電導前駆体線材、Ｎｂフィラメント素線、Ｎｂ３Ｓｎ超電導線材並びにその製造方法
JP6585519B2 (ja) Ｎｂ３Ｓｎ超電導線材製造用前駆体、およびＮｂ３Ｓｎ超電導線材の製造方法
JP7358688B2 (ja) 化合物超電導撚線およびその巻替え方法
WO2023013726A1 (ja) 化合物超電導線用前駆体線、化合物超電導線および化合物超電導線の巻替え方法
JP2016225288A (ja) Ｎｂ３Ａｌ超伝導線材用前駆体線材及びＮｂ３Ａｌ超伝導線材
JP2007242355A (ja) 粉末法Ｎｂ３Ｓｎ超電導線材の前駆体および製造方法
JP4723306B2 (ja) Ｎｂ３Ａｌ系超電導線材の製造方法、Ｎｂ３Ａｌ系超電導線材製造用一次複合材及びその製造方法、並びにＮｂ３Ａｌ系超電導線材製造用多芯複合材
JP5117166B2 (ja) パルス用ＮｂＴｉ超電導多芯線およびパルス用ＮｂＴｉ超電導成形撚線
WO2023189275A1 (ja) 化合物超電導前駆体素線、化合物超電導前駆体撚線および化合物超電導撚線
JP3754522B2 (ja) Ｎｂ▲３▼Ｓｎ超電導線材
WO2023089919A1 (ja) ニオブアルミ前駆体線、ニオブアルミ前駆体撚線、ニオブアルミ超伝導線、及びニオブアルミ超伝導撚線
JP2009004128A (ja) ブロンズ法Ｎｂ３Ｓｎ超電導線材およびその前駆体
JPH0574235A (ja) アルミニウム安定化超電導線
JP4237341B2 (ja) Ｎｂ３Ｓｎ化合物超電導線およびその製造方法
JP2004342561A (ja) Ｎｂ▲３▼Ｓｎ超電導線材
JP4723345B2 (ja) Ｎｂ３Ｓｎ超電導線材の製造方法およびそのための前駆体
JP2013004242A (ja) 化合物超電導撚線の製造方法
US11613794B2 (en) Superconductivity stabilizing material, superconducting wire and superconducting coil

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 22853144

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 2023540406

Country of ref document: JP

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 202280053948.6

Country of ref document: CN

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 18681071

Country of ref document: US

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

ENP Entry into the national phase

Ref document number: 2022853144

Country of ref document: EP

Effective date: 20240306