革新的超伝導機器の実現の鍵となる長尺高温超伝導線材の電流輸送特性の統一的モデル化

长高温超导线材电流传输特性的统一建模是实现创新超导器件的关键

• 批准号: 20H02132
• 负责人: 東川 甲平
• 金额: $ 11.32万
• 依托单位: Kyushu University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• 财政年份: 2020
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2020-04-01 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-20H02132/
• 关键词: 高温超伝導線材; 電流輸送特性; 超伝導線材

高温超伝導線材の開発進展により、超伝導機器の飛躍的な高磁界化や冷却負荷低減の可能性が生まれ、従来の低温超伝導線材が支えてきた超伝導機器応用に大きなブレークスルーがもたらされようとしている。一方、高温超伝導線材における電流輸送特性は、低温超伝導線材とは大きく異なり、上記の恩恵を受けて広がった応用範囲を網羅できるような統一的な理解とモデル化が難しく、特に定量的な機器設計に重大な課題を抱えている。また、機器の製作に必要な数百メートル以上の長尺線材には顕著な空間不均一性が存在し、これが原因とみられる焼損が相次いでおり、その評価とモデル化も急務となっている。そこで本研究では、申請者らのグループで実績のある高温超伝導線材の電流輸送特性の評価技術と定量記述モデルをマルチスケールに拡張することにより、高温超伝導機器応用の重大なボトルネックとなっている長尺高温超伝導線材の統一的モデル化に挑戦する。特に本年度は、通常の計測手法である四端子法では電圧の観点から計測が困難であり、また磁化法によっても計測時間の観点から困難であったほどの低電界領域の特性を頼りに、そのモデル化に成功した。また同様に通常の計測手法では発熱の観点から計測が困難となる高電界領域の電流輸送特性を計測するために構築したシステムにより、直流通電時のみならず高周波交流通電時のデータの取得にまで成功した。さらに、申請者らが先導する長尺線材の空間均一性の評価に関して、これまでの液体窒素温度での評価にとどまらず、液体ヘリウム温度における評価に初めて成功した。また、これらの知見を、応用例として、エネルギー貯蔵機能を有する超伝導ケーブルの設計や運用計画に反映した。

High temperature super 伝 の open 発 conductor material progress に よ り, super 伝 guide machine の leap な high magnetic boundary や low cooling load reduction possibility の が raw ま れ, 従 to の cryogenic super 伝 conductor material with が え て き た super 伝 応 guide machine with large に き な ブ レ ー ク ス ル ー が も た ら さ れ よ う と し て い る. Side, high temperature and ultra 伝 wire に お け る current transmission characteristic は, low-temperature 伝 conductor material と は big き く different な り, written の grace travelling を by け て hiroo が っ た 応 with van 囲 を snare で き る よ う な unified な understand と モ デ ル change が difficult し く quantitative な machine design, special に に significant な subject を embrace え て い る. ま た, machine の に な hundreds of necessary メ ー ト ル の long feet above wire に は 顕 the な spatial heterogeneity exist が し, こ れ が reason と み ら れ る 焼 loss が phase time い で お り, そ の review 価 と モ デ ル change も because と な っ て い る. そ こ で this study で は, applicants ら の グ ル ー プ で be performance の あ る high temperature super 伝 conductor material の current transmission characteristic の と quantitative evaluation 価 technology described モ デ ル を マ ル チ ス ケ ー ル に company, zhang す る こ と に よ り, high temperature and ultra 伝 応 machine with major な の ボ ト ル ネ ッ ク と な っ て い る long feet high temperature super 伝 conductor material の unified モ デ ル change に pick 戦 す る. , に は this year, usually の measuring technique で あ る four terminal method で は electric 圧 の 観 point か ら measuring が difficult で あ り, ま た magnetization method に よ っ て も measuring time の 観 point か ら difficult で あ っ た ほ ど の の low electrical industry field features を 頼 り に, そ の モ デ ル change に successful し た. ま た with others に usually の measuring technique で は 発 hot の 観 point か ら measuring が difficult と な る の high electrical industry field current transmission characteristic を measuring す る た め に build し た シ ス テ ム に よ り, dc electric の み な ら ず high frequency ac power の デ ー タ の obtain に ま で successful し た. さ ら に, applicants ら が pilot す る feet long wire の space uniformity の review 価 に masato し て, こ れ ま で の liquid smothering element temperature で の review 価 に と ど ま ら ず, liquid ヘ リ ウ ム temperature に お け る review 価 に early め て successful し た. ま た, こ れ ら の knowledge を, 応 cases と し て, エ ネ ル ギ ー 蔵 storage function を have す る super 伝 guide ケ ー ブ ル の design や utilization plan に reflect し た.

项目成果

Measurement and Analysis on Local Magnetization Properties of RE-123 Coated Conductor With DC Transport Current and External Magnetic Field

直流传输电流和外磁场作用下RE-123涂层导体局部磁化特性的测量与分析

• DOI: 10.1109/tasc.2020.2974859
• 发表时间: 2020
• 期刊: IEEE Transactions on Applied Superconductivity
• 影响因子: 1.8
• 作者: Kohei Higashikawa;Naohiro Numata;Kohei Hisajima;Takumi Suzuki;Takanobu Kiss
• 通讯作者: Takanobu Kiss

基礎講座「高温超伝導材料」

基础课程《高温超导材料》

• 发表时间: 2020
• 作者: 田村真也，坂本啓，町田理人，戸村崇;東川 甲平
• 通讯作者: 東川 甲平

長尺高温超伝導線材の臨界電流評価手法の比較検討

长高温超导线材临界电流评估方法对比研究

• 发表时间: 2020
• 作者: 鬼塚 雄大;木須 隆暢;呉 澤宇;東川 甲平;町 敬人;衣斐 顕;和泉 輝郎
• 通讯作者: 和泉 輝郎

再生可能エネルギーの大量利用の鍵となるエネルギー貯蔵機能を有する超伝導ケーブルの可能性（４）

具有储能功能的超导电缆的潜力是可再生能源大规模利用的关键（4）

• 发表时间: 2022
• 作者: 東川 甲平;井手 暁仁;辺 文浩;木須 隆暢
• 通讯作者: 木須 隆暢

希土類系高温超伝導テープ線材における磁化緩和特性の磁気顕微測定と形状効果に関する考察

稀土基高温超导带材磁化弛豫特性的磁显微镜测量及形状效应的考虑

• 发表时间: 2021
• 作者: 呉 澤宇;東川 甲平;木須 隆暢
• 通讯作者: 木須 隆暢