Development of fundamental technology for high load operation of high temperature superconducting conductors

高温超导导体高负荷运行基础技术开发

• 批准号: 22H02021
• 负责人: 井上 昌睦
• 金额: $ 11.15万
• 依托单位: Fukuoka Institute of Technology
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• 财政年份: 2022
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2022-04-01 至 2026-03-31
• 项目状态: 未结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-22H02021/
• 关键词: 超伝導; 導体; 臨界電流; 電流電圧特性; 高温超伝導線材; 導体化

本年度はまず商用生産されている希土類系高温超伝導線材と純銅から成る最も単純な複合導体を作製し、その電流－電界特性を通電測定により得るとともに、分布定数回路モデル及び有限要素解析による数値解析を行い、構成パラメータを含めたモデルの妥当性を検証した。その後、角型の銅ブロックに溝切加工を施し希土類系高温超伝導線材を封入した複合導体を準備し、通電測定を実施するための準備を進めた。また、超伝導線材素線の欠陥構造を明らかとするため、走査型ホール素子磁気顕微鏡による臨界電流密度の面内分布観察を行った。テープ形状をした希土類系高温超伝導線材では一般的に12～40mm程度の幅で製造された後、スリット刃もしくはレーザーにより2～4mm程度の所望の幅に切断されるが、いずれにおいても切断部から数十マイクロメートルに亘りセラミクスである高温超伝導膜が破壊される。その様子と程度を面内臨界電流密度分布観察と電子顕微鏡観察により明らかとした。さらに、希土類系高温超伝導線材素線のねじり試験を実施し、通電試験により観察される線材長手方向の平均的な臨界電流の低減と面内臨界電流密度分布との対応について検証した。その結果、ねじりによるピッチより短い周期で線材幅方向に断線していることが確認された。これは線材端部に存在するマイクロクラックが断線の起源である可能性を示唆している。線材端部における超伝導膜の破壊現象やねじりによる欠陥の進展は、複合導体の高負荷率化設計において最も重要な考慮すべき事項の１つであることから、引き続き詳細を調べる必要がある。

This year, the commercial production of rare earth-based high-temperature superconductors and pure copper was completed, and the purity of composite conductors was tested. The current-electrical characteristics were measured by current flow. The numerical analysis, composition, and appropriateness of finite element analysis were verified. The preparation of high temperature conductive materials and the preparation of current measurement are carried out. The in-plane distribution of critical current density in electron magnetic micromirrors was observed. The shape of the material is different from that of the high temperature superconducting material. After the production, the cutting edge of the material is about 12~40mm, and the cutting edge is about 2~4 mm. The desired cutting width is about 10 ~ 10 mm. The distribution of critical current density in the plane was observed by electron microscopy. In addition, rare earth type high temperature superconducting wire element test, current test, observation of the wire length direction of the average critical current and in-plane critical current density distribution and test results. The result is that the line width direction of the line is broken and confirmed. The possibility of the existence of a broken wire at the end of the wire is indicated. The development of conductor end film breakdown phenomenon is the most important consideration in the design of composite conductor with high load factor.

项目成果

幅の異なるREBCO線材における臨界電流のねじり特性

不同宽度REBCO线临界电流扭转特性

• 发表时间: 2022
• 作者: Masatoshi Ando;Yue Peng;Atsuya Tashiro;Masahiro Kawano;Toshiyuki Takamuku;Hideaki Shirota;田中 祥貴，久我 響暉，古賀 大揮，塚原 柊弥，山田 穣，井上 昌睦
• 通讯作者: 田中 祥貴，久我 響暉，古賀 大揮，塚原 柊弥，山田 穣，井上 昌睦

Jc distribution and microstructure observation of 1 mm-width REBCO coated conductor

1mm宽REBCO涂层导体的Jc分布及微观结构观察

• 发表时间: 2022
• 作者: Shuya Sakai;Yutaka Yamada;Yue Zhao;Jiamin Zhu;Masayoshi Inoue
• 通讯作者: Masayoshi Inoue

希土類系高温超伝導線材の臨界電流密度のねじり依存性

稀土高温超导线材临界电流密度的扭转依赖性

• 发表时间: 2022
• 作者: 大谷優介;久保百司;Y.Wakabayashi;塚原柊弥，久我響暉，古賀大揮，田中祥貴，高橋正希，山田穣，井上昌睦
• 通讯作者: 塚原柊弥，久我響暉，古賀大揮，田中祥貴，高橋正希，山田穣，井上昌睦

機械加工により切断された希土類系高温超伝導線材の超伝導特性評価

机加工稀土基高温超导线材超导性能评价

• 发表时间: 2022
• 作者: Fukushima Tomohiro;Ashizawa Daiki;Murakoshi Kei;大谷優介;池田勇稀，白土裕一朗，中山泰輔，酒井秀哉，山田 穰，Yue Zhao，Jiamin Zhu，井上昌睦
• 通讯作者: 池田勇稀，白土裕一朗，中山泰輔，酒井秀哉，山田 穰，Yue Zhao，Jiamin Zhu，井上昌睦

REBCO 線材の高電界下における電流輸送特性評価(3)

高电场下REBCO线的电流传输特性评估（3）

• 发表时间: 2022
• 作者: Sakai Shuya;Yamada Yutaka;Zhao Yue;Zhu Jiamin;Inoue Masayoshi;酒井 秀哉，山田 穣，ZHAO Yue，ZHU Jiamin，井上 昌睦;田中 祥貴，岩熊 成卓，井上 昌睦
• 通讯作者: 田中 祥貴，岩熊 成卓，井上 昌睦