高温超伝導体の臨界電流密度に対する非接触測定法の数値的研究

点击翻译按钮获取中文摘要

本研究の目的は大きく分けて2種類あった.1つは多層構造をもつHTS(High-Temperature Superconductors)内を流れる遮蔽電流密度の時間発展を解析する高精度有限要素法コードを開発することであった.特に,遮蔽電流密度解析のために必要不可欠となる特異2重積分の高精度評価の開発に重点をおいた.もう1つの目的は,同コードを用いてHTS薄膜の臨界電流密度を非接触で測定する永久磁石法及び誘導法の数値的再現を行い,得られた結果の可視化を行うことである.まず,筆者は漸近展開を用いた積分法を提案し,同法の性能を調べた.その結果,従来用いていたDE公式による積分法と比べて高速かつ同程度の積分精度を得ることに成功した.次に,提案法を数値コードに組み込んだ後,同コードで永久磁石法と誘導法の再現を行った.永久磁石法の数値結果として,臨界電流密度はHTS薄膜に働く最大反発力に比例することがわかった.これは実験結果と定性的に一致している.一方,誘導法では,コイルに流れる交流電流が閾値電流を超えたとき,第3高調波電圧が急激に立ち上がるという結果が得られた.この結果も実験結果と定性的に一致した.また,著者等は「実験条件が臨界電流密度の測定にどのような影響を及ぼすか?」という疑問を出発点に多くの数値結果を得ることができた.特筆すべき結果として,誘導法ではコイルがHTS薄膜の境界近傍に置かれたとき,臨界電流密度が高精度に評価できないことが数値的にわかった.一方,永久磁石法では,永久磁石が境界に存在する場合でも,臨界電流密度は最大反発力に比例した.この結果は,永久磁石法を用いることによって,HTS薄膜の境界近傍の臨界電流密度が評価できること示しているといえる.上述の研究結果は数々のジャーナルに掲載及び掲載予定である.詳細に関しては研究発表の項目を参照して頂きたい.