Ultra fine A15 superconducting wire for high-field accelerator magnets

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性能を劣化させることなく自在に曲げることができ、これまで前例のないしなやかさをもった高磁場加速器マグネット用A15型化合物超伝導ケーブルを目指し、その素線となる髪の毛よりも細い極細超伝導線材の開発と撚線ケーブル化の基盤となる電磁現象の解明に取り組んでいる。極細超伝導線の連速伸線加工を高効率で行うことのできるノンスリップ型連続伸線機を導入した。従来のスリップ型伸線機と比較してダイス毎の後方張力の精密制御が可能で、難加工性素材の伸線加工中における断線防止が期待できる。ジェリーロール法Nb/Al複合線の伸線加工を試行し、外径50μmで長さ1,000m以上の長尺線が無断線で加工できた。この一部についてさらなる極細化に挑み、短尺ではあるが絹糸よりも細い外径17μmまでの細線化に成功した。この超極細Nb/Al線は異種金属の複合細線として世界最細の事例と考えている。極細線を用いた19本撚線導体について、微分幾何学に基づく空間曲線理論により、熱処理後のマグネット巻き線を想定した曲げ歪み解析を行った。曲げ半径200mmの場合に0.033 %の歪みとなることがわかった。この結果は、線材の材料特性をフィードバックして導体の加工から運転時の特性を推定するために有用である。直径25~50μmの極細多芯Nb3Sn線材素線の室温引張強度評価のため、既存の引張試験機に組み合わせる治具を本研究で新規に考案・製作し、試験を行った。5 N容量の小型ロードセルを自作し、荷重校正の結果、荷重と出力電圧の間に良好な線形性を確認した。単繊維引張試験法により、熱処理前、後の直径50μmのNb3Sn線材の室温引張試験を実施し、再現性良く破断強度を評価できることを確認した。