動作電磁条件を考慮した低交流損失銀シース高温超電導線材の機能設計

考虑工作电磁条件的低交流损耗银护高温超导线功能设计

基本信息

批准号：
17760233
负责人：
稲田亮史
金额：
$ 2.18万
依托单位：
Toyohashi University of Technology
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
财政年份：
2005
资助国家：
日本
起止时间：
2005 至 2007
项目状态：
已结题

项目摘要

数10mT〜100mT程度の交流磁界下で交流電流を輸送する銀シース超電導線材における全交流損失の大部分を占める外部磁界に対する損失(磁化損失)の低減に向けて,超電導芯間に高抵抗バリア層を導入した線材の性能向上に関する研究を行った。前年度より検討してきたCa_2CuO_3+Bi_2Sr_2Ca_2Cu_3O_X(Bi2212)混合バリア材の他に,Al_2O_3およびSrZrO_3をバリア材とした線材を新たに作製し,バリア材の違いによるビスマス(Bi2223)系超電導体の生成率,線材加工性,通電特性およびに芯間横断抵抗といった基礎特性におよぼす影響を系統的に調査した。Al_2O_3バリア線材では芯間横断抵抗はバリアなし線材と比較して一桁以上向上したが,超電導相の生成率が他のバリア線材と比較して著しく低く,77K・自己磁界下における臨界電流密度(J_c)は最大11kA/cm^2とバリアなし線材(J_c=20kA/cm^2)の6割程度の値しか得られなかった。SrZrO_3バリア線材では,短尺線ではJ_c=15kA/cm^2と特性劣化は2〜3割程度の範囲であったが,SrZrO_3の延性が悪く超電導芯の平坦性が大きく劣化してしまい,長尺化した際には短尺線と同レベルの特性が得られなかった。Ca_2CuO_3+Bi2212混合バリア材は横断抵抗の向上は6倍程度と更なる改善の必要はあるが,超電導相生成への影響が少なく加工性も良好であることを反映して,短尺線でJ_c=18kA/cm^2,数m長の全域の特性でも15kA/cm^2と最も優れた通電特性を示した。実用に向けて,超電導芯に撚り(ツイスト)を施した試作バリア線材において,振幅10〜50mTの平行横磁界下においてCa_2CuO_3+Bi2212混合バリアを用いた場合に1/2〜1/3程度,SrZrO_3バリアを用いた場合に1/3〜1/4程度の磁化損失の低減を確認した。

在几十 mT 至 100 mT 的交流磁场下传输交流电的银护套超导线材中，外部磁场（磁化损耗）占总交流损耗的大部分，为了减少由外部磁场引起的损耗（磁化损耗），我们有我们开发了超导芯之间的高电阻阻挡层，我们对采用该技术的线材的性能进行了研究。除了去年以来我们一直在考虑的Ca_2CuO_3+Bi_2Sr_2Ca_2Cu_3O_X（Bi2212）混合阻挡材料外，我们还开发了使用Al_2O_3和SrZrO_3作为阻挡材料的线材。我们新制备了铋（Bi2223）超导体，并系统地研究了不同势垒材料对生产率、线材加工性、载流性能和芯间交叉电阻等基本性能的影响。 Al_2O_3阻挡层线材的芯间横向电阻比无阻挡层的线材提高了一个数量级以上，但超导相的生成率明显低于其他阻挡层线材，并且77K和自磁场下的临界电流密度（J_c最大值）为11kA/cm^2，仅为无势垒导线（J_c=20kA/cm^2）的60%左右。在SrZrO_3势垒线的情况下，对于短线，性能劣化在20%至30%（J_c=15kA/cm^2）范围内，但由于SrZrO_3的延展性较差，超导芯的平坦度显着恶化，当将线材转换为线材后，无法获得与短线材相同水平的特性。 Ca_2CuO_3+Bi2212混合势垒材料的横向电阻提高了6倍，而且还需要进一步改进，即使在几米的长度上也表现出18kA/cm^2、15kA/cm^2的最佳载流特性。对于实际使用，在具有扭曲超导芯的原型势垒线中，当在幅度为10至50 mT的平行横向磁场下使用Ca_2CuO_3+Bi2212混合势垒时，我们证实SrZrO_3和SrZrO_3的磁化损耗降低了使用屏障时约减少 1/3 至 1/4。