SuperLHC計画実現のための超伝導4極マグネツトの開発

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Super LHC計画では衝突点領域に12-17 Tの高磁場超伝導マグネット(2極、4極)が必要となる。このような高磁場加速器マグネットの実現には、それに適した線材開発が最も需要である。本研究では高磁場用化合物超伝導線材の中でも機械的歪みに強い(従ってコイル製作が容易となる)Nb_3Al線材に焦点を絞り、加速器用線材で重要となる高電流密度化と安定化の2項目の性能向上を図り、Super LHC用マグネットに適したNb_3Al超伝導線材の開発を行った。ここで扱ったNb_3Al線材は、超高磁場NMRマグネット(20T以上)用として物質・材料研究機構で開発が進められている新プロセスによる線材をベースとするものである。本研究では、高電流密度化の目標であった電流密度2000A/mm^2@10Tを超える2156A/mm^2を達成することが出来た。また、この高電流密度化の研究の中から、12-17 T領域における最適条件(各種熱処理条件や減面加工率)は20T以上の領域における最適化条件とは多少異なることや、12-17 T領域で高電流密度を得るには、より細かな熱処理条件のコントロールが重要であることが判明し、更なる高電流密度化を目指すに有益な知見が得られた。安定化技術の開発においては、従来見捨てられていた銅めっき法に第3元素(Ni)の中間層を持ち込むことにより、強固な付着強度を有する銅安定化材をNb-Al線材表面に形成する方法を開発した。この方法によれば、付着強度のみでなく、従来の超伝導線材の安定化銅では得られたことがないような高い残留抵抗比(300-600)も得ることが出来ることが分かり、銅安定化材も含めた線材全体の平均電流密度向上に非常に役立つものであることが判明した。