酸化物高温超伝導体の臨界電流密度と動的安定性

氧化物高温超导体的临界电流密度和动态稳定性

基本信息

批准号：
02226201
负责人：
能登宏七
金额：
$ 0.96万
依托单位：
Iwate University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas
财政年份：
1990
资助国家：
日本
起止时间：
1990 至无数据
项目状态：
已结题

项目摘要

超伝導体を超伝導線材として実用化するには、充分に高い臨界電流密度と共に安定性を確保する事が必要不可欠である。安定性の悪い線材では臨界電流値よりずっと低い電流値でクエンチして常伝導状態に転移してしまう、線材の安定性には断熱的安定性と動的安定性とがいり、前者は線材の比熱に関係し、後者は熱伝導度に関係する。酸化物高温伝導体は一般に大きな比熱を持つので、断熱的安定性は充分に高いと思われる。しかしながら我々のこれまでの研究によれば、酸化物高温超伝導体ペレットの熱伝導度は大変に小さいために、動的安定性が悪く、臨界電流よりかなり低い電流値でクエンチする。従ってこれらを実用化するためには、多芯化又はテ-プ化等の安定化が必須であると思われる。即ち高温超伝導体の線材としての実用化のためには、臨界電流密度の向上への努力と共に、動的安定化に関する研究・評価も非常に重要である。我々はこれ迄YBa_2Cu_3O_<7ーy>(YBCO)、GdBa_2Cu_3O_<7ーy>(GBCO)、Bi_2Sr_2CaCu_2O_y(BSCCO)、Bi_<0.7>Pb_<0.3>SrCaCu_<1.5>O_y(BPSCCO)、La_<1.85>Sr_<0.15>CuO_4(LSCO)等の熱伝導度Kを測定研究してきた。これら酸化物高温超伝導体のKは非常に小さい。そのため最小伝播領域(MPZ):lmも小さくなる。YBCOについて見積もると、0.38μm(4.2K)、14μm(77K)となる。また、理想的な物性値(J_c=8×10^5A/cm^2、ρ=2×10^<ー4>Ωm、K=70mW/cm・K at 77.3K)を用いると、1.2μm(77K)となる。従って、銅や銀などの高伝導率(電気伝導率および熱伝導度)の安定化機材との複合により、動的安定化してやる必要がある。1例として、銅との多芯化を想定すると、その芯線径は、90μm(77K)以下にしてやる必要がある。また、MPZが小さい場合のクエンチ電流密度J_qを見積もり、このJ_qのモデルの実証実験も行った。

为了将超导体作为超导线材投入实际使用，必须确保足够高的临界电流密度和稳定性。稳定性差的导线会在远低于临界电流值的电流值下失超并过渡到正常导通状态。导线的稳定性分为绝热稳定性和动态稳定性，前者与具体情况有关。热，后者为导热。由于氧化物高温导体通常具有大的比热，因此认为它们的绝热稳定性足够高。然而，根据我们前期的研究，氧化物高温超导颗粒的导热系数很低，导致动态稳定性差，在远低于临界电流的电流值下会发生猝灭。因此，为了将它们投入实际应用，必须通过将它们制成多核或将它们制成带来稳定它们。换句话说，为了将高温超导体作为线材投入实用，研究和评估动态稳定性以及提高临界电流密度的努力极为重要。到目前为止，我们已经生产了YBa_2Cu_3O_<7-y>(YBCO)、GdBa_2Cu_3O_<7-y>(GBCO)、Bi_2Sr_2CaCu_2O_y(BSCCO)、Bi_<我们对0.7>Pb_<0.3>SrCaCu_<1.5>O_y (BPSCCO)、La_<1.85>Sr_<0.15>CuO_4 (LSCO)等材料的导热系数K进行了测量和研究。这些氧化物高温超导体的K非常小。因此，最小传播区域(MPZ)：lm也变小。 YBCO 的估计值为 0.38μm (4.2K) 和 14μm (77K)。另外，使用理想物理性能值（J_c=8×10^5A/cm^2，ρ=2×10^<-4>Ωm，K=70mW/cm・K at 77.3K），1.2μm（77K））。因此，需要通过与铜或银等高导电性（导电性和导热性）的稳定材料组合来使其动态稳定。例如，假设多芯铜线，芯线直径需要为 90 μm (77K) 或更小。我们还估算了MPZ较小时的失超电流密度J_q，并对该J_q模型进行了演示实验。