ナノ組織制御超伝導線を用いた縦磁界直流電力輸送ケーブルの高性能化に関する研究

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本研究では、ナノ組織制御技術を用いて線材に欠陥(人工ピン)を導入したRE(Rare-Earth)系コート超伝導線材(以下RE系コート超伝導線材)と、超伝導線材の電流通電の方向に磁界を平行に加えることにより電流容量が大きく増加する縦磁界効果を用いて軽量でコンパクトな高性能直流電力輸送ケーブルの開発を目的とする。今年度の実績は下記である。1)縦磁界で有効な人工ピンの解明について、市販されている長尺線材の微細組織観察から、ピンの形状などを調査した。特に線材の作製速度を変化させると、製膜過程で導入される積層上の欠陥等が縦磁界下で、大きな臨界電流密度を示す傾向があることがわかってきた。さらにPLD法膜の場合はその傾向を示すことがわかった。また、縦磁界下での臨界電流密度の振る舞いを調べるために、超伝導層の厚膜に注目し、調査を行った。僅かであるが厚い超伝導層の方が臨界電流密度が増加することがわかった。さらに縦磁界下での臨界電流密度の増加のメカニズムを明らかにするために、テープ線材表面の電界構造から量子化磁束の運動を調べた。この結果から超伝導が厚い方が、縦磁界による量子化磁束の運動が大きいことがわかってきた。2)ケーブル開発においては、全長700 ㎜程度のケーブルが過冷却で測定できる容器を設計し、装置を開発した。容器内の温度が67 Kまで冷却が可能で、数時間温度を維持できることを確認した。また、過冷却下でのケーブル通電試験を実施するために、線材の縦磁界特性を考慮してケーブルの設計、及び作製を行った。また、作製するケーブルの電流通電量は数千アンペアに達するために、電流の不均一な流れが必要なるために、接触抵抗とケーブル容量の関係を調査中である。