高磁場に有効な磁束ピンニングセンターを導入する高性能ニオブアルミ超伝導体の研究

高性能铌铝超导体的研究，引入在高磁场中有效的磁通钉扎中心

• 批准号: 11750262
• 负责人: 原田 直幸
• 金额: $ 1.41万
• 依托单位: Yamaguchi University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Encouragement of Young Scientists (A)
• 财政年份: 1999
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 1999 至 2000
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-11750262/
• 关键词: 超伝導材料; 磁束ピンニングセンター; 高磁場; ニオブアルミ; 臨界電流; 抵抗加熱; ジェリーロール法; ピン止め; 超伝導導体; フォトダイオード

超伝導材料を超伝導線材として利用するには、高い臨界電流密度を実現する必要がある。この臨界電流密度特性は、量子化された磁束線を効率良くピン止めするためのピンニングセンターを線材内部に導入して実現するものである。本研究は、20T以上の高磁場で有効に作用するピンニングセンターの導入することを目的として、次世代の高磁場用超伝導材料であるジェリーロール法Nb_3Al多芯線材に対して、熱処理条件(通電加熱条件)を変えて、臨界電流密度やピンニング特性を比較し、最適な通電加熱条件を検討した。試料の通電加熱(熱処理)は、直径約1mmの試料に直接電流を通電して設定した温度まで加熱し、真空中で冷却を行った。試料表面の温度は、フォトダイオードを用いて、材料表面の輝度温度を測定して求めた。11年度の研究において到達温度がNb_3Alの融点(約1950℃)より低い場合と、高い場合において、反応状態やピン止め特性が大きく異なる結果が得られた。また、2000℃から2050℃において最も高い臨界電流密度が得られることが明らかになった。そこで、12年度は通電加熱温度を2000℃に設定して、室温から最高加熱温度までの加熱時間を0.25秒から1.1秒まで変化させた。その結果、通電加熱時間が0.5〜0.6秒程度を境界として、この時間よりも短い場合は20T以上の磁場において、印加磁場の増加とともに臨界電流は単調に減少し、この時間よりも長い場合は印加磁場の増加と共に臨界電流が増加するピーク効果を示した。結論として、臨界温度が高く均質なA15相と全磁場領域で高臨界電流密度を得るためには0.25秒以下にする必要がある。ただし、高磁場の臨界電流密度特性を一層改善する可能性として、長時間の加熱によって得られる構造と同じ構造を実現する方法が考えられる。

伝 guide material を ultra 伝 conductor material と し て using す る に は critical current density, high い を be presently す る necessary が あ る. こ の critical current density characteristics は, quantization さ れ た magnetic beam line を sharper rate good く ピ ン check め す る た め の ピ ン ニ ン グ セ ン タ ー を wire internal に import し て be presently す る も の で あ る. は this study, more than 20 t の で high magnetic field has a sharper に role す る ピ ン ニ ン グ セ ン タ ー の import す る こ と を purpose と し て, next generation の high magnetic field with super 伝 guide material で あ る ジ ェ リ ー ロ ー ル method Nb_3Al multicore wire に し seaborne て, hot 処 conditions (electrical heating conditions) を - え て, critical current density や ピ ン ニ ン を compare し グ characteristics The most suitable conditions for な electrification and heating are を検 and た. Sample の electric heat (hot 処 principle) は, 1 mm in diam の sample に を direct current electricity し て set し た temperature ま し で heating, vacuum cooling line を っ で た. The surface <s:1> temperature of the test sample フォトダ and フォトダ <s:1> フォトダ ドを ドを ドを are measured by て て and the surface <s:1> luminance temperature を of the material to determine めた て. 11 の research に お い て reach temperature が Nb_3Al の melting point (1950 ℃) よ り low と, high い い occasions occasions に お い て, anti 応 や ピ ン check め features large が き く different な る results ら が れ た. 2050 ℃ 2000 ℃ ま た, か ら に お い て も most high critical current density が い ら れ る こ と が Ming ら か に な っ た. そ こ で, 12 は electric heating temperature 2000 ℃ を に set し て, room temperature か ら highest heating temperature ま で の を heating time of 0.25 seconds か ら 1.1 seconds ま で variations change さ せ た. そ の results, electric heating time が degree of 0.5 ~ 0.6 seconds を realm と し て, こ の time よ り も short は い occasions more than 20 t の magnetic field に お い て, Inca magnetic field の raised と と も に critical current は 単 に reduce し, こ の time よ り も long い occasions は Inca magnetic critical current が の raised と requirement by total に rights and す る ピ ー ク unseen fruit を shown し た. Conclusion と し て, high critical temperature が く homogeneous phase な A15 と full magnetic field で high critical current density を る た め に は under 0.25 seconds に す る necessary が あ る. た だ し の critical current density, high magnetic field characteristics を layer improve す る possibility と し て, long の heating に よ っ て have ら れ と る structure with を じ structure be presently す る method が exam え ら れ る.

项目成果

N.Harada: "Superconducting Properties with High-Field Peak Effect in Ohmically-Heated Jelly-Rolled Nb_3Al Wire"IEEE Transactions on Applied Superconductivity. 10巻. (予定) (2000)

N.Harada：“欧姆加热胶卷 Nb_3Al 线材中的高场峰值效应的超导特性”IEEE 应用超导学报第 10 卷。（计划）（2000 年）

N.Harada: "Superconducting Properties and Rapid Heating Condition in Transformed Jelly-Roll Nb_3Al Multifilamentary Wires as a Function of Maximum Ohmic-Heating Temperature"IEEE Transactions on Applied Superconductivity. Vol.11(印刷中). (2001)

N. Harada：“变形果冻卷 Nb_3Al 多丝线的超导特性和快速加热条件作为最大欧姆加热温度的函数”《IEEE 应用超导学报》第 11 卷（出版中）。

N.Harada: "Superconducting Properties with High-Field Peak Effect in Ohmically-Heated Jelly-Rolled Nb_3Al Wire"IEEE Transactions on Applied Superconductivity. Vol.10・No.1. 1030-1033 (2000)

N.Harada：“欧姆加热胶卷 Nb_3Al 线材中的高场峰值效应的超导特性”IEEE 应用超导学报第 10 卷·第 1 期（2000 年）。

原田 直幸: "パルス通電加熱法により作製したNb_3Al超伝導線材のピン止め特性"山口大学工学部研究報告. 50巻・2号. 137-142 (2000)

原田直之：“脉冲电流加热法制备的Nb_3Al超导线材的钉扎特性”山口大学工学部研究报告，第50卷，第2.137-142号（2000年）。