Bi2223高温超伝導接合の支配因子解明による特性制御

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本年度は主に、2本の短く切った市販Bi2223高温超伝導線材をつないだ、約10cmの直線形状の超伝導接合試料を作製した。まず、接合特性として重要な電流容量（臨界電流）と、接合の微細組織を、各試料で評価した。接合部分の密度が高いほど、電流容量が大きくなることを実証し、密度が接合特性の支配因子であることを明らかにした。これは線材やバルク材などの従来のBi2223材料でも良く知られる現象だが、超伝導接合という新しい材料においても従来材料と同様に扱うことができることを初めて指摘した研究である。上記に基づいて、従来材料で高特性化に有効であることが知られている一軸加圧中での熱処理（ホットプレス）を使った接合作製手法を開発した。加圧によって接合部分の密度が上昇し、従来プロセスよりも短時間で大きな電流容量の超伝導接合が作製できることを実証した。超伝導接合は、永久電流（ほぼ減衰しない電流）で運転する超伝導マグネットの製造プロセスの一つである。大型のマグネットでは接合数が100個以上にもなるために、短時間で高特性な接合が作製できることが望ましい。接合特性の支配因子に立脚することで、こうした実際のマグネット製造に適する接合作製プロセスが構築できることを、この研究によって指摘した。もう一つの接合特性として、超伝導マグネットで永久電流を実現するための低い接合抵抗も重要である。そこで、約1.6m長の1本の線材を3回巻きのループにし、その両端部分を折り返し形状に接合した試料を使った、接合抵抗の評価と支配因子解明にも着手し始めた。超伝導状態でループに流した電流の緩やかな減衰を理論的に解釈することで、接合抵抗を評価し、さらに特定の物理量（温度や時間など）が接合抵抗の支配因子になりうることを見出した。