高温超電導線材を用いた集合導体型パワーケーブルにおける交流損失低減法の開発

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本研究では、高温超電導線材およびそれらを用いた集合導体型パワーケーブルの交流通電による損失に対し、通電電流が超電導線材の臨界電流以下の領域での、超電導線材内部の電流分布と、交流電流によって発生する交流損失の値を正確に計算する数値計算法を開発し、この計算を銀シース多芯テープ線材および、銀シーステープ線材を用いた集合導体型パワーケーブルに適用することによって、それらの交流損失の超電導体形状に依存する性質を明らかにした。また、計算結果を実験によって確認し、今後の低損失導体の開発に対する指針を得た。今回開発された計算法では、単芯テープ線材、多芯テープ線材、およびこれらの集合導体における、超電導体内部の電流分布を、超電導体の臨界電流以下の領域において正確に計算し、得られた電流分布を基にNorrisの理論により交流損失を求める。銀シース多芯テープ線材に対する計算結果から、7芯テープ線材の交流通電損失は、線材内部の超電導フィラメントの配置により、通電電流依存性が異なるという結果が得られた。また、この結果は、フィラメントの配置を変えて作製した7芯テープ線材での実験により、確認された。さらに、数値計算および実験から、多芯テープにおける芯数が多くなると、フィラメント配置の影響は小さくなり、線材の交流損失はNorrisの楕円テープまたはthin stripの理論値に近い値となることが確かめられた。また、7芯テープ線材で見られるフィラメント配置の損失に対する影響は、この7芯テープ線材を用いて集合導体を作製した場合には、小さくなることを数値計算によって明らかにした。