In-Situ法による新超電導線材の開発研究

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前年度に引き続き、核融合炉用マグネットに実用可能な【Nb_3】Sn超電導線材をInSitu法 よって作製するための開発研究を進め、以下のような結果を得た。1. InSitu線材の臨界電流Jc(H)が12T以上の高臨界領域で急激に低下する特性を改善するため、添加元素効果が永田によってひき続き追求された。今回はCaOルツボを用いた高周波溶解法でCu-30W%NbにTa5%を添加することによって、Jc(H=15T)を一桁程度上昇させて〜【10^4】A/【cm^2】の高臨界電流値を得ることに成功した。2. 大線経で交流損失の小さなInSitu線材開発のために多芯構造の長尺線材の加工条件を追求していた八十濱は、2種類の線材の構造設計および細線加工を試みた。第1は301本のCu-Nb素線と91本のSn素線を組み込んだ多芯撚線構成のもの、第2はCu-23W%Nbのingotの中芯にSnを導入した單芯同心円構造のものである。前者は9mm経細線段階で破断を生じたが、後者は0.87mm経までの長尺細線化に成功した。1.1mm経段階の部分試料についての測定の結果、Jc(H=8T)=【10^5】A/【cm^2】を得た。3. Jelly-Roll型InSitu線材はSnの内部拡散行程が短かくて【Nb_3】Sn生成反応が迅速容易であること、大線経線材の製作工程の簡単経済性から将来性が見込まれているが、渦巻き複合構造のため加工条件が厳しい。青木、小野寺は種々の試行実験を行った結果、細線加工法についての幾つかの経験則を得て、長尺線材の試作を現在進めている。またInSitu線材に共通の問題としての【Nb_3】Sn micro-tilament間の超電導結合の機構を解明するために、tilament間のCuの核スピン磁気緩和時間をspin-echo法で観測する実験を行った。その結果、tilament間に介在するCuが実際に超電導状態になってJc(H)を支える結合の役を果しており、さらにそれが高磁場印加によって弱化してJc(H)の低下を起すことが判明した。