Local Jc distribution in RE-123 coated conductors and its influence on the in-field current transport properties
木須 隆暢, 東川 甲平, 塩原 敬, 井上 昌睦 （九大）； 飯島 康裕, 齊藤 隆 （フジクラ）； 和泉 輝郎 （SRL）
Abstract:筆者等は、高温超伝導線材の電流輸送特性は、局所的な臨界電流密度（Jc）の分布に強い影響を受けており、ランダム媒質中での理論的考察を基に電界－電流密度（E-J）特性はローレンツ力によってデピニングした磁束線クラスタのパーコレーション転移によって説明できることを示した。本研究では、磁気顕微法を用いてGdBCO線材内の局所的臨界電流密度の面内分布を100 um程度の空間分解能で評価しその統計分布を調べると共に、四端子法による磁場中の電流輸送との関係を実験的に明らかとし、その機構について考察した。局所的測定によって得られるJcの統計分布幅は、四端子法による長手方向の揺らぎ幅に比べ大きい。これは、Jcの局所揺らぎを支配する特徴的な空間スケールが、四端子法によるそれに比べてかなり小さいことを示唆している。また、77 K自己磁界中で同程度のJc値を有する試料を比較した際に、Jc分布の広い試料では、磁場中Jcは外部磁界の増大と共により急峻に低下し、均一性の優れる、Jc分布のシャープな試料に比較して、特に中程度の外部磁界中での特性が劣ることが明らかとなった。しかし、更に外部磁界を増大するに従って再び両者の特性はマージし、不可逆磁界は同程度の値を示す。この事は、四端子法によって観測されるマクロスケールのJcは、おそらく粒界に起因すると思われる試料内の低Jc領域のパーコレーションによって制限されている一方、不可逆磁界は、Jc分布の代表値がゼロに近づく磁界によって規定され、その特性は粒内の磁束ピンニングによって主として支配されると考えられる。磁気顕微鏡によって得られたJc分布の形は、四端子法によるE-J特性から見積もられる形とも良い一致を示しており、上述した機構は、筆者等の提出したパーコレーションモデルによる考え方を支持している。
謝辞：本研究の一部は、イットリウム系超電導電力機器技術開発の一環として、ISTECを通じてNEDO からの委託を受けて実施するとともに、日本学術振興会の科研費（20360143）の助成を得て行ったものである。