実用超伝導線材の歪と超伝導特性に関する研究

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強磁場超伝導マグネットへの応用上欠かせない材料である,実用Nb_3Sn超伝導線材の超伝導特性の歪効果を3次元歪に着目して研究を行った.試料として,断面構成の異なる線材を3つ用意した.これは,超伝導特性を変える要素が歪以外に無い線材を調べることで,超伝導特性と歪との関係を調べた.ひずみゲージ法によって,引張り歪下における超伝導特性と3次元歪との詳細な関係が分かった.中性子回折法を用いることで,Nb_3Sn線材の残留歪を直接測定した.この実験は引張り応力下においても行い,ひずみゲージ法で測定した歪と同じ結果が得られたことから,線材表面と内部において歪は等しいことが分かった.これは,歪の絶対値を中性子回折から求め,歪の詳細な変化をひずみゲージ法から求めることが可能であることを示している.実験結果から,Nb_3Sn線材の超伝導特性と3次元歪との関係を表すモデルの検討を行った.その結果,ひずみ不変量モデルが最も良く超伝導特性と3次元歪の関係を表せることが分かった.さらにこのモデルから,Nb_3Sn線材の超伝導特性を決めるのが,軸方向の残留歪,横方向の残留歪,引張り歪を与えた時の軸,横方向の変化の比であることが分かった.これは,たった3つの実験的に求められる量から,Nb_3Sn線材の多様な超伝導特性の歪依存性を表すことができる重要な結果である.このモデルを使えば,作製する超伝導マグネットに最も適した特性を持つ線材の提案も可能となり,応用上極めて有用なモデルと言える.