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。

今年，我们首先制造了由商业产生的稀土高温超导电线和纯铜制成的最简单的复合导体，并通过电流测量值获得了导体的电流电场特征，并使用数值分析使用恒定电路模型和有限元分析进行了数值分析，以验证包括模型的构图参数，包括构成型的构成参数。之后，准备了一个复合导体，其中对方形铜块进行了切割，并封闭了稀土高温超导电线，并为进行电流传导测量做准备。此外，为了揭示超导线的缺陷结构，使用扫描厅元件磁显微镜观察到临界电流密度的平面内分布。胶带形的稀土高温超导电线通常以约12至40毫米的宽度制造，然后通过缝隙刀片或激光切成约2至4毫米的所需宽度，但无论如何，无论如何，陶瓷高温超导膜从切割的portion中销毁了几个微米的毛线。通过观察到平面临界电流密度分布和电子显微镜，揭示了条件和程度。此外，对稀土高温超导电线进行了扭转测试，以及通过电流传导测试观察到的金属杆纵向降低平均临界电流的对应关系。结果，已经证实，由于扭转而导致的一段时间短于螺距，在钢丝杆的宽度方向上折断了电线。这表明在电线末端存在的微裂纹可能是电线断裂的起源。由电线末端的崩溃现象和超导膜的扭转引起的缺陷的发展是设计高负载复合导体的最重要考虑因素之一，需要研究更多细节。

项目成果

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

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

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

Zrをパターニングした基板上に形成したREBCO薄膜の臨界電流特性

Zr图案衬底上形成的REBCO薄膜的临界电流特性

• 发表时间: 2022
• 作者: 安藤雅俊;城田秀明;酒井 秀哉，松本 明善，井上 昌睦
• 通讯作者: 酒井 秀哉，松本 明善，井上 昌睦