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

纳米结构超导线材改善纵向磁场直流输电电缆性能的研究

• 批准号: 21H01872
• 负责人: 木内 勝
• 金额: $ 10.82万
• 依托单位: Kyushu Institute of Technology
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• 财政年份: 2021
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2021-04-01 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-21H01872/
• 关键词: 直流電力輸送ケーブル; 縦磁界効果; ナノ組織制御技術; 超伝導ケーブル; ナノ組織制御; 臨界電流密度; 過冷却; 高効率電力輸送ケーブル; 高温超電導線; 縦磁界

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。

In this study, we introduced RE(Rare-Earth)-based superconducting wire materials (hereinafter RE is referred to as superconducting wire materials) and superconducting wire materials in the direction of current conduction, parallel to the magnetic field, and increased current capacity, magnetic field effect, and high-performance DC power transmission. This year's performance is recorded below. 1) In the magnetic field, there are artificial light and light solutions, and the market has changed the microstructure of long-length wire materials, and the shape of the light is investigated. The processing speed of special wire materials changes, the film formation process is introduced, the gap on the layer is reduced, and the critical current density is increased. In the case of PLD film, the tendency of the film is shown. The critical current density under the magnetic field is modulated, and the thick film of the superconducting layer is investigated. The critical current density increases only when the thickness of the superconducting layer increases. The increase of critical current density under the magnetic field modulates the motion of the quantized magnetic beam. As a result, the motion of the quantized magnetic beam is greatly reduced. 2) Container design and device development for overcooling measurement of 700 mm in length The temperature in the container is 67 K, so it is possible to cool it. The temperature is maintained for several times. The design and operation of the wire under supercooling are considered. The relationship between the current carrying capacity of the battery and the contact resistance is investigated.

项目成果

超伝導層の厚いY系コート線材の臨界電流密度特性

厚超导层Y基包覆线的临界电流密度特性

• 发表时间: 2023
• 作者: 木内 勝;竹内 竜徳;伊藤 駿汰;尾崎 壽紀;吉田 隆
• 通讯作者: 吉田 隆

VLS成長法におけるREBCO薄膜の成長形態のシミュレーション

采用VLS生长法模拟REBCO薄膜的生长形貌

• 发表时间: 2022
• 作者: Watanabe Noboru;Takahashi Masahiko;Dongyue Chen;有田 知徳,一野 祐亮,吉田 隆
• 通讯作者: 有田 知徳,一野 祐亮,吉田 隆

"Critical Current in the magnetic field of YBa2Cu3Oy Coated Conductors with ultra-thick films fabricated by Vapor-Liquid-Solid growth technique"

“气-液-固生长技术制备的超厚膜 YBa2Cu3Oy 涂层导体的磁场临界电流”

• 发表时间: 2021
• 作者: Tomohiro Ito;Toranosuke Miwa;Yuji Tsuchiya;Yutaka Yoshida;Yusuke Ichino;Ataru Ichinose
• 通讯作者: Ataru Ichinose

BaHfO3添加量及び成膜速度を変化させることによるREBa2Cu3Oy線材の巨視的ピンニング力の変化

改变BaHfO3添加量和成膜速率对REBa2Cu3Oy丝宏观钉扎力的影响

• 发表时间: 2021
• 作者: 山本拓実;一野祐亮;土屋雄司;吉田隆
• 通讯作者: 吉田隆

高速Vapor Liquid Solid 成長法により作製したYBa2Cu3Oy 膜の表面形態と成長速度

高速气液固生长法制备YBa2Cu3Oy薄膜的表面形貌及生长速率

• 发表时间: 2022
• 作者: 美和 虎之介;吉田 隆
• 通讯作者: 吉田 隆