超伝導送電ケーブルの低交流損失化に関する基礎研究

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本研究の目的である「超伝導ケーブルの低損失化」を実現するために、本年度は、当初の研究計画に従い、主に以下の項目について検討を試みた。(1)数値解析による超伝導テープ線内の電流分布推移と交流損失の定性的・定量的評価(2)同軸多層型超伝導モデルケーブルの試作と交流損失の測定(3)数値解析による低交流損失化を実現する撚りピッチに関する設計指針の検討まず、(1)と(3)の数値解析を用いた低交流損失化の検討では、前年度に構築した、同軸多層撚り型ケーブルの構成パラメータ(撚りピッチ、撚り半径、撚り方向)を直接取り扱える電流分布評価方法を用いて、各層電流の均流化を実現するケーブル構成パラメータと交流損失との関係について詳細なる理論的考察を試みた。その結果、各層における使用可能なテープ線数の制約から、撚りピッチが大きい程交流損失を抑制できることがわかった。また、各層の撚り方向をできるだけ統一する方が撚りピッチを大きくすることができ、低交流損失化に効果的であることがわかった。また、各層に使用するテープ線数はできるだけ同じにする、すなわち、各層電流のみならず各層電流密度を均一化することが、低交流損失化には有効であることがわかった。また、(2)のモデルケーブルを用いた交流損失の測定精度改善の検討については、従来の電圧タップを用いた電気的測定法と、液体窒素の気化量から損失量を評価する熱量法について検討を試みた。電気的測定法については、測定回路外からのノイズが測定精度を低下させることから、測定回路におけるノイズ対策について検討を試み、交流損失の測定精度を向上させることに成功した。また、熱量法については、HTSテープ線を用いて交流損失評価方法の検討を試みたが、外部からの熱侵入の影響などにより、目標とする損失値の測定実現までには至らなかった。