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

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。

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。