革新的超伝導機器の実現の鍵となる長尺高温超伝導線材の電流輸送特性の統一的モデル化

长高温超导线材电流传输特性的统一建模是实现创新超导器件的关键

基本信息

批准号：
20H02132
负责人：
東川甲平
金额：
$ 11.32万
依托单位：
Kyushu University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
财政年份：
2020
资助国家：
日本
起止时间：
2020-04-01 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-20H02132/
关键词：
高温超伝導線材電流輸送特性超伝導線材

项目摘要

高温超伝導線材の開発進展により、超伝導機器の飛躍的な高磁界化や冷却負荷低減の可能性が生まれ、従来の低温超伝導線材が支えてきた超伝導機器応用に大きなブレークスルーがもたらされようとしている。一方、高温超伝導線材における電流輸送特性は、低温超伝導線材とは大きく異なり、上記の恩恵を受けて広がった応用範囲を網羅できるような統一的な理解とモデル化が難しく、特に定量的な機器設計に重大な課題を抱えている。また、機器の製作に必要な数百メートル以上の長尺線材には顕著な空間不均一性が存在し、これが原因とみられる焼損が相次いでおり、その評価とモデル化も急務となっている。そこで本研究では、申請者らのグループで実績のある高温超伝導線材の電流輸送特性の評価技術と定量記述モデルをマルチスケールに拡張することにより、高温超伝導機器応用の重大なボトルネックとなっている長尺高温超伝導線材の統一的モデル化に挑戦する。特に本年度は、通常の計測手法である四端子法では電圧の観点から計測が困難であり、また磁化法によっても計測時間の観点から困難であったほどの低電界領域の特性を頼りに、そのモデル化に成功した。また同様に通常の計測手法では発熱の観点から計測が困難となる高電界領域の電流輸送特性を計測するために構築したシステムにより、直流通電時のみならず高周波交流通電時のデータの取得にまで成功した。さらに、申請者らが先導する長尺線材の空間均一性の評価に関して、これまでの液体窒素温度での評価にとどまらず、液体ヘリウム温度における評価に初めて成功した。また、これらの知見を、応用例として、エネルギー貯蔵機能を有する超伝導ケーブルの設計や運用計画に反映した。

高温超导线材开发的进步为超导器件创造了大幅提高磁场和降低冷却负荷的潜力，从而使传统低温超导线材支持的超导器件应用取得了重大突破。发生。另一方面，高温超导线材的电流传输特性与低温超导线材的电流传输特性显着不同，很难以统一的方式理解和建模它们，以覆盖广泛的应用。受益于上述好处的设备设计存在严重问题。此外，制造设备所需的数百米或更长的长线材具有显着的空间不均匀性，这被认为是一系列烧毁的原因，迫切需要对其进行评估和建模这。因此，在本研究中，我们将申请人小组已经证明的高温超导线材电流传输特性的评估技术和定量描述模型扩展到多尺度，我们的目标是创建一个统一的。长高温超导线模型。特别是，今年，我们将依靠低电场区域的特点，从电压的角度来看，使用通常的测量方法四探针法很难测量，而从测量时间的角度来看，使用磁化方法建模成功。同样，通过建立一个测量高电场区域电流传输特性的系统，从发热的角度使用常规测量方法很难测量这些电流传输特性，不仅可以在施加直流电流时获得数据，还可以在施加直流电流时获得数据。应用高频交流电流是成功的。此外，关于由申请人主导的长线材的空间均匀性的评价，我们首次成功地不仅在液氮温度下而且在液氦温度下进行了评价。此外，作为一个应用实例，这些发现反映在具有储能功能的超导电缆的设计和运行计划中。