超流動ヘリウムと多孔性固体材料を組み合わせた超伝導機器用複合絶縁方式の研究

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本研究は、多孔性の固体絶縁材料に粘性ゼロの超流動ヘリウムを高密度含浸させた新しい複合絶縁系を構築し、その熱的・電気的基礎特性を解明することを主たる目的とする。本年度はそのための基礎データを収集する目的で、飽和超流動ヘリウム中の絶縁破壊特性と液体窒素中の密閉ボイドならびに複合絶縁系の部分放電特性に関する研究を実施した。主な結果は以下の通りである。1.飽和超流動ヘリウム中の直流破壊電界強度、ならびにパルス電圧印加時の破壊遅れ時間は、いずれもワイブル分布関数に従う。前者に対するワイブル形状パラメータは常流動ヘリウム中よりも小さくなり、この結果電極上の放電痕も超流動ヘリウム中の方がより広範囲に分布する。2.サイズ効果としては面積効果が顕著であり、このことから電極表面からの電界放出による初期電子生成が示唆された。したがって破壊機構は基本的に常流動ヘリウムと同一であると考えられる。3.ヘリウム温度の低下に伴い、統計遅れが短くなることがわかった。これは、温度の低下に伴う電子移動度の増加により、電界放出電子が破壊を誘起する確率が増大するためであると考えられる。4.固体絶縁物中の密閉ボイド内の部分放電特性の温度依存性を調べた結果、液体窒素温度では室温に比べ放電開始電圧が低下し、統計遅れが著しく長くなることがわかった。5.複合絶縁系のくさび型ギャップでは、部分放電開始と同時に大気圧条件下では気泡群の発生が見られた。圧力を大気圧以上にした過冷却窒素中では気泡群は発生せず部分放電パルス数も半分以下に減少する。