Super LHC計画のための高磁場超伝導マグネットの開発研究

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加速器用高磁場超伝導マクネットの開発を目指して、Nb_3Sn線材よりも機械的歪み特性に優れたNb_3Al線材の開発を進めた。具体的には、1)長尺線材の製造技術の開発、2)長尺線材への安定化銅付着法の開発、3)ケーブル化技術の開発と製造条件の最適化を目指した。1)では、線長150m以上で電流密度2000A/mm^2@10T(1000A/mm^2@15T)以上の線材開発を目標に、線材断面パラメータ、急熱急冷処理(RHQ)条件、RHQ後の加工度、変態熱処理条件と雷流密度との関係を調べた。その結果、高電流密度線材では、マトリックス比は〜0.8、フィラメント径は〜50um、フィラメント数は〜200本(線材製造ビッレット寸法〜60mmの場合)程度であることが必要と分かった。また、RHQ後の最適加工度は50〜70%であることも明らかとなった。しかしながら、本研究で得られた最高電流密度は〜800A/mm^2@15Tで、目標とした値の80%であった。今後は、電流密度と微視的結晶組織の関係や第三元素添加の効果などをより詳細に調べ、さらなる高電流密度化を目指すことが必要である。2)では、2つの方法を追求した。1つは、Niストライク+めっき法で、50〜100m程度め銅安定化線材は困難なく製作できるようになった。しかしながら、めっき後に(伸線やツイスト加工による)加工歪みを加えると線材が脆くなることが明らかとなった。原因としては、めっき後に行う熱処理(600℃)が考えられ、めっき後に加工歪みが加わらない製造工程を組むことが重要であることが判明した。2つ目はイオンプレーティング+めっき法で、この方法では500m以上の線材製作が可能となった。3)においては、イオンプレーティング+めっき法により銅を付着しだ素線を用いてケーブル試作を試みた。安定化銅の剥離が生じないケーブル製作条件や、試作ケーブルの各種特性の調査を行い、Nb_3Al超伝導ケーブルが製作可能であることを示した。