2022年秋季低温工学・超電導学会 セッション報告
HTSコイル・解析 1A-a01-05 座長 東川 甲平
1A-a01:今川(NIFS)らは、液体水素冷却核融合マグネットの可能性をCORC-CIC導体の利用を想定して検討した。従来のヘリウム冷却よりも高温での動作が可能となるため、必要な電力が1/5程度となり、現状
では高価な上記導体のコストも回収できる見込みであるということであった。
1A-a02:大池(千葉大)らは、無絶縁コイルの導体並列数が中心磁場の時間変動に及ぼす影響について報告した。線材のJ-E特性を詳細に考慮していたが、端部の接続抵抗の影響の方が大きいのではないか
という議論があった。
1A-a03:李(京大)らは、遮蔽電流が鉄支配型高温超伝導マグネットの発生磁界に与える影響について解析した結果を報告した。ポジティブな結果であったが、その定量性は鉄の飽和磁界との関係次第ではないか
という指摘があった。
1A-a04:曽我部(京大)らは、銅複合多芯薄膜線材における動的抵抗に関する実験と解析について報告した。従来線材に比較して分割数以上の低減効果が得られており、この定量性について、フィラメント幅や臨界
電流値の観点から議論があった。
1A-a05:脇(鉄道総研)らは、高温超伝導コイルの残留磁化について、測定結果と解析による解釈を報告した。解析結果が測定結果よりも大きくなっていることなどに関して、解析における仮定の妥当性に関する議論
があった。
回転機(2) 1A-p01-04 座長 宮崎 寛史
「1A-p01:寺尾(東大)」ロケットエンジンの液体水素燃料ポンプ等への応用を目指した超高速回転の超電導モータに関する電磁解析結果について報告した。100 kWで出力密度15.2 kW/kgを達成できる可能性が
あるということであった。50,000 rpmという高速回転に対する構造設計に関しては今後検討していくということである。
「1A-p02:大屋(関学)」、「1A-p03:寺尾(東大)」液体水素冷却高温超電導発電機に関して2件連番で報告した。液体水素で超電導界磁コイルを冷却した後、蒸発したガスで常電導電機子を冷却し、最終的に
水素ガスタービンに送って発電する方式である。最初のデモとして、10 kW級、1,800 rpm回転の液体水素冷却発電機を開発中である。電気設計だけでなく、遠心力に耐える構造、支持構造など機械設計を考えた開発
ステップが重要ということであり、共同研究者のメーカと連携して進めていくということである。
「1A-p04:星野(明星大)」回転子等への冷媒の供給方法として、セルフポンピングについて検討した結果について報告した。
超電導応用(1) 1A-p05-09 座長 平野 直樹
本セッションでは、無線電力伝送に関する研究2件、磁気軸受けや磁気浮上システムに関する研究3件の合わせて5件の発表があった。
1A-p05: 押本(山梨大)らは、超伝導バルクコイルの構造を最適化して高Q値コイルを開発し、無線電力伝送に応用する研究を行っている。超伝導バルクコイルのQ値は銅コイルに比べ約12倍高い値が得られたと報告が
あった。超伝導バルクコイルが高周波応用に適している可能性を示した。
1A-p06: 内田(山梨大)らは、カプセル内視鏡用の無線電力伝送への応用を目指し、高周波用超伝導線材を用いたソレノイダルコイルを設計・製作し、銅コイルの約13倍の高Q値が得られたと報告した。カプセル内視鏡
への必要な電力伝送量についての質問が出され、関心の高さが伺えた。
1A-p07: 奥村(東大)らは、人工衛星搭載用の低速回転超電導磁気軸受に対し、3次元数値解析により回転損失メカニズムを電磁気学的に明らかにした。浮上力が0 Nの場合でも、永久磁石が作る非軸対称的な磁場に応答
する電流が発生し、渦電流損失が生じることを明らかにした。
1A-p08: 宮崎(鉄道総研)らは、超電導バルクとコイルの組合せからなる超電導磁気軸受に対し、それぞれの温度が磁気軸受特性に与える影響について、解析ならびに浮上力確認試験を実施した。運転温度が高ければ
その分冷凍機の消費動力が低減されるが、負荷率や必要な浮上力の観点から最適な温度が導かれると考えられ、今後の研究の進展が期待される。
1A-p09: 中村(上智大)らは、吸引型磁気浮上システムのレーストラックコイルモデルにおいて、高温超伝導バルクの長手方向の長さが浮上力に与える影響について解析的に検討した。長手方向の長さによって浮上が
安定する領域に影響があることを示した。
臨界電流特性 1B-a01-05 座長 小田部 荘司
1B-a01:大倉(中部大)らはホール素子を用いて超電導ケーブルの周囲の磁場測定を、ホール素子を用いて行なった。その結果、おおよそアンペールの法則で説明できる磁場が発生していることが分かった。しかし理論
とのずれが測定される例があり、詳細を調べる予定としている。
1B-a02:Wu(九大)らはホール素子で磁場の時間依存性を測定し、そこから電界-電流密度特性を評価した。また高温励磁を利用することにより、結果として10-5から10-11 V/mの広い電界領域での測定を1つの方法で実現した。
1B-a03:木須(九大)らは機械学習をつかって、REBCO線材の欠陥部分を抽出して統計的な評価をおこなった。その結果かなり臨界電流が高い領域でも欠陥を含んでいることなど新しい知見を得た。
1B-a04:坂井(名大)らはパルス磁場を実現するためのパルス電源回路をシミュレーションにより最適化を行ない、実際に回路を組んで計算結果と比較を行なった。まだ完全な一致を得ていないが、最適化の道筋はつけている。
1B-a05:土屋(東北大)らは10 Tのパルス磁場を100 ms程度、ミニコイルも利用して発生させ、同時に電流を20 Aパルス通電させて、REBCO線材の臨界電流測定を行なった。まだノイズが5 μV/cm程度と高く、改善が必要
であるが、高性能化の目処がたっており、今後の展開が楽しみである。
HTS線材作製 1B-p01-04 座長 井上 昌睦
1B-p01:佐藤(昭和電線)らはReel-to-Reel式の本焼成炉を用いたTFA-MOD法YGdBCO+BZO線材の作製について報告を行った。同社のTFA-MOD法REBCO線材はBatch式の焼成炉を用いた中間熱処理と本焼成により製作していたが、
これをReel-to-Reel式に変更し、Icが459 A/cm-wの60m級線材が得られたとのことである。中間熱処理から本焼に至る温度プロファイルでは、線材温度が一旦室温に戻る点が、従来のBatch式とは異なっているが、本焼成後の
REBCO膜への影響は特に確認されていないとのことであった。
1B-p02:美和(名大)らはReel-to-Reelシステムを用いたVapor-Liquid-Solid(VLS)成長法によるYBCO厚膜線材について報告を行った。Liquid相の供給には、Ba3Cu7O10+Ag2O焼結体をYBCOターゲットの中心に埋め込んだ
ドーナツ型ターゲットにより実現している。Liquid相により厚膜化した際のa軸配向粒の発生を抑制できたとのことである。なお、Agは析出物となっており、ピンとしての機能はないだろうとのことであった。
1B-p03:吉原(住友電工)らはフッ素フリーMOD法による人工ピン導入REBCO線材の作製について報告を行った。BaMO3(BMO)ナノ粒子の導入を進めているが、今回はM=HfのBHOナノ粒子において粒径2 nm程度を実現し、磁場中
の臨界電流値を向上させられたことを示した。M=ZrのBZOナノ粒子の粒径は7 nm程度であったが、これはまだ最適化を進めていないためであり、更なる微細化も可能であろうとのことであった。
1B-p04:齋藤(成蹊大)らはPLD法及びTFA-MOD法でREBCO線材し、それぞれの構造(自然欠陥や面内配向性)が臨界電流に及ぼす影響について検討し報告を行った。成長方法の違いによりPLDの方が粒径が小さくなる傾向が
あること、CeO2の面内配向性が同程度であるときにはMODの方がREBCO膜の面内配向性が良好であることが示された。低磁場中の臨界電流密度はMOD法の方が高いのは、この面内配向性の寄与であろうとのことである。
HTS線材細線化 1B-p05-09 座長 藤田 真司
1B-p05:吉川(室工大)、1B-p06:岩知道(室工大)、1B-p07:草野(室工大)、1B-p08:福岡(室工大)らは、REBCO線材の基板側から複数のローラーカッターを押し当てることでREBCO層に長手方向のクラックを導入し、
機械的にスクライブ構造を作製する検討を一連の発表で報告した。各発表では、ローラーカッターの枚数や荷重、加工回数、線材の種類(人工ピンあり/なし)等を変化させた場合のIc特性や磁化特性が報告された。
加工条件によってはIc低下が小さい結果や、磁化が多少低下する結果が得られた。また、条件によっては加工後に加工前よりIcが上がるケースも報告され、その原因については今後検討されるとのことである。
1B-p09:町(産総研)らは、新たに導入したUVパルスpsecレーザーを用いたREBCO線材のスクライビング加工を報告した。レーザーが短パルスであることと、ガルバノスキャナを用いることで加工時の熱影響を抑えることで
100 m長にわたって良好な加工を実現しており、全長にわたって交流損失の低減も確認した。さらに加工後に線材を洗浄することでフィラメント間抵抗を高くできることも確認しており、今後長尺線材の洗浄装置を導入する
とのことである。
水素液化 1C-a01-06 座長 岡村 哲至
このセッションでは、JST未来社会創造事業「磁気冷凍技術による革新的水素液化システムの開発」に関わる一連の研究発表が行われた。
「1C-a01:沼澤(NIMS)」では、このプロジェクトの概要について紹介された。液化効率50%、液化量100 kg/day以上を実現する中・大型高効率水素液化機と液化水素ゼロボイルオフを目指した小型・省電力な冷凍機の
実証研究を設定している。
「1C-a02:沼澤(NIMS)」(神谷の代わりに沼澤が発表)では、開発された水素液化機による水素液化実験について、装置概要と実験結果について発表された。磁性体駆動式能動的蓄冷式磁気冷凍を採用し、粒径300~
500μmのHoAl2スタンプ粒子を使っている。磁場はCryocoolerによって冷却されたNbTi超伝導磁石で与えられる。Cold stage内の水素液化容器内に取り付けられた温度計の時間変化から、水素が液化されたことが確認された。
「1C-a03:平野(金沢大)」では、液化水素ゼロボイルオフを目指した冷凍機について、その構造と特性試験結果について発表された。Nd-Fe-B系永久磁石を用いた磁気冷凍サイクルを採用している。発生地場の減少を
避けるために、永久磁石は120 K以上の温度を保たなければならない。磁性体としてHoAl2とHoB2の2種類を使った場合の冷凍実験を行い、低温側が20 Kに到達していた。
「1C-a04:西島(NIMS)」では、水素液化磁気冷凍システム用のBi2223超伝導マグネットの開発について発表された。定常運転時に液化した水素の冷熱によって超伝導マグネットを冷却することを見越しての開発である。
マグネットは、メインコイルとその両端に設置されるシールドコイルからなり、シールドコイルはメインコイルと逆向きの磁場を発生し、ボアの外側の磁場をほぼゼロにする。
「1C-a05:Saito(NIMS)」(Aminの代わりにSaitoが発表)と「1C-a06:山本(NIMS)」は磁性材料開発に関する発表であった。前者は、機械学習を使った20 Kから77 Kまでの温度領域をカバーするヒステリシスの小さな
磁性材料の探索について、後者は、磁性材料を球状にする作製技術についてで、ガスアトマイズ法に基づく粒子化技術と製作した球状粒子の特性の結果が示された。
小型冷凍機 1C-p01-04 座長 高田 卓
本セッションは、3件の住友重機械工業の開発研究と1件の冷凍機に関する教育活動についての発表で構成された。
島田(住重)ら(1C-p01)は来年7月に上市される9 W at 4.2 K の冷凍能力を持つGM-JT冷凍機について講演し、その予冷段温度や圧縮比などについて議論が及んだ。そして、安田(住重)ら(1C-p02)は新規に採用する蓄冷材
を2段スターリングに適用する設計が進められ検証実験目前であることが報告され、設計における予測と実測の差異、既存蓄冷材としてのステンレスメッシュとの比較方法について議論が交わされた。更にスターリング
冷凍機において性能予測ツールとして市販ソフトSAGEと既存の独自ソフトSTPNの比較について平塚(住重)ら(1C-p03)から発表があり、市販ソフトの収束性の良さなどの使い勝手の良さの反面ブラックボックスな部分が
あることによる欠点などが語られた。
最後に冷凍機における教育的な活動の1つとしてアンカラ大学での冷凍機スクールについて増山(大島商船)ら(1C-p04)から報告がなされた。毎年国内で行われていた「低温技術夏合宿」の講師陣が出張し、トルコ・アンカラ
大学で行われたものである。トルコがホウ素の産出国である事情等から超伝導研究が活発化し、先方のリクエストから実施に至ったという経緯や、今後も引き続き依頼がありそうだという話、アンカラ大学の研究体制など
について質疑をきっかけに幅広い話が展開された。
冷却技術 1C-p05-08 座長 槙田 康博
本「冷却技術」のセッションでは4件の熱伝達や断熱、冷却制御など冷却に関する技術要素に関する報告がなされた。いずれも試験条件(環境)が成り立つよう整備された試験装置による価値のあるデータで発表されていた。
1C-p05:NIFSの高畑はPTFE多孔質膜を伝熱面に施すことにより膜沸騰の出現を抑制し、寒剤投入後の予冷時間を短縮できるであろうという予測をした。モデル試験を行い、その着眼を裏付ける結果を得たこと報告した。
1C-p06:東芝の高木等は、並列流路による機器冷却の際の温度不均一(流量不均一)を抑制するための小型バルブ-簡易流量計を各流路に組み込むことを提案し、その基本制御特性をモデル試験結果を通じて報告した。
1C-p07:日立の田中等は液体水素中でMgB2素線にIcを超える過電流を流しても膜沸騰状態になるまでは温度暴走(熱暴走)は始まらないことを、実測値をもとに報告した。
1C-p08:中部大の渡邊等は石狩での超伝導直流送電試験での熱負荷測定の経験をもとにスーパーインシュレーション(SI)の施工方法の熱侵入への影響を調べた。配管へのSIでは、理屈に合った1層ごとの施工が、
ブランケット構造で一気に施工する方法や連続して巻き付けていく方法(スイスロールタイプ)より大幅に減少することをモデル装置での実験結果をもとに示した。
計測・基礎 1P-p01-05 座長 岩本 晃史
1P-p01:大矢(京大)では,円筒発熱試験体流路内にねじりテープを入れ、鉛直上向きに液体水素を強制対流させて熱伝達測定を行った結果について報告された。ねじりテープの挿入による伝熱促進効果が確認された。
1P-p02:小黒(東海大)では,冷凍機冷却による引張り通電試験機の開発について報告された。GM冷凍機のコールドヘッド上に2kNの荷重の引張り試験装置が乗った構造になっている。超伝導線のひずみ効果について
過去の報告例と同様の結果が得られ、装置の性能が確認されている。
1P-p03:平山(住友重機械)では、結晶構造を持たないアモルファス金属の一種で高強度・低ヤング率のバルク金属ガラスの熱収縮率測定について報告された。試験体を冷却しながら光学窓を通して室温部に設置した
レーザー変位計を用いて熱収縮率を測定している。バルク金属ガラスの低温応用に向け、今後,熱伝導率などの測定も実施される。
1P-p04:及川(秋田県立大)では、完全非接触型液体水素用液面計の開発について報告された。3本の光ファイバーから液面に照射された光の反射像を観察し、貯液量を評価する方法である。液体窒素を使用した予備
試験に成功している。
1P-p05:高澤(東工大)では,磁気冷凍技術を併用した冷媒循環冷却システムについて報告された.冷媒循環冷却を磁気冷凍がアシストする。YBCOバルクを用いた磁気シールドを回転させ,磁気冷凍効果のための磁場
変動を発生させる方法を提案している。
磁気冷凍 1P-p06-07 座長 増山 新二
1P-p06:平野 (NIFS) らは,高温超電導コイルへの通電電流を変化させることで磁場を発生させる磁気冷凍サイクルを検証した。外径63 mmのReBCOコイルの交流損失結果に基づき,20 Kをターゲットとした磁気冷凍機の
スペックを見積ったところ,冷凍能力38 W (COP = 0.005) の性能を発揮できるとの試算を示した。
1P-p07:小松 (東工大) らは,室温磁気冷凍に使用される磁気再生器にLa系化合物を階層充填させたときの性能を数値解析から評価した。全長150 mmのダクトにキュリー温度の異なる物質を15, 13, 7, 3種の4つパターン
で充填し比較した。結果から,駆動周波数5 Hzでは,3種 (キュリー温度:1, 13, 15℃) のパターンが高い冷凍能力を示した。
Nb3Al導体 1P-p08 座長 宮城 大輔
HTS電磁特性 1P-p9-13 座長 馬渡 康徳
1P-p09:高橋(福岡工大)は、超電導線材と銅からなる複合導体の電流流入部付近における電流分布に関する解析について報告した。複合導体の電流・電圧特性の実験データは分布定数回路シミュレーションでうまく再現
できたが、有限要素法による詳細な解析も進めるとのことであった。
1P-p10:田中(福岡工大)は、線材幅が2 mmおよび4 mmである二つのREBCO線材における臨界電流のねじり角度依存性について報告した。2 mm幅の線材の方がねじれによる臨界電流の劣化が小さく、また線材縁部の加工の
影響が重要であることを明らかにした。
1P-p11:山根(大同大)は、REBCO線材のエッジワイズ曲げの曲率半径が350 mm以下では臨界電流に劣化が現れることを報告した。線材をヘリカルに巻いた実際の導体ではどの程度の曲率半径であるかの調査も踏まえて実験
を行うと、より有用なデータとなると思われる。
1P-p12:山本(鉄道総研)は、インジウムを用いた簡便な超電導線材接続技術について報告した。インジウムは低融点で柔らかく凝着性も高いため簡単な工程でも抵抗が十分低い接続を実現できることを実証し、また実際の
ケーブルの接続法についても検討を行った。
1P-p13:土屋(東北大)は、REBCO線材の超伝導ダイオード効果(通電方向の反転による臨界電流の違い)によるマイクロ波信号の整流特性について報告した。REBCO薄膜に面内磁場を印加しながらマイクロ波信号を入力し、
直流出力電圧を測定して整流特性が現れることを実証した。
MgB2(1) 1P-p13-16 座長 児玉 一宗
「1P-p14:谷貝(上智大)」水素社会の到来に向けた大容量SMESの実現のため、kA級のMgB2ラザフォード導体を開発しており、素線間の転流について実験と数値解析の両面で評価した。素線間の電気的な結合は接触のみ
によるが、スムーズに転流が起きることを確認でき、一部素線で劣化や入熱などが起きても安定に運転可能とのことである。
「1P-p15:許(明治大)」大容量SMESの実現に向け、MgB2ラザフォード導体を用いたヘリカルコイル作製時に素線に印加される曲げ歪の影響を数値解析で評価した。React & Windの場合、熱処理用ボビンから線材供給ボビン
に巻替え、さらにヘリカルコイルボビンに巻替える。熱処理用ボビンの半径を300 mmとすると全工程を通じて線材に印加される曲げ歪を最小化できるとのことである。
「1P-p16:尾崎(福岡工大)」X線CT法によるSam Dong社製MgB2線材の断層画像に対し、複数の画像処理法を組合わせてMgB2フィラメントを包むNbバリアの形状把握を試みた。取得画像の枚数が膨大になるため,情報を観察者
が認識し易い形に加工することが不可欠でなる。バリア破れが存在すること、内側に配置されたフィラメントの方が形状の乱れが大きいことが明らかになったとのことである。
回転機(1) 1P-p17-21 座長 中村 武恒
「1P-p17:GOMBOJAV(神戸製鋼)」 電動航空機推進システムへの適用を目指し、高温超電導シングルパンケーキ構造とトロイダル巻固定子を採用したアキシャルギャップ誘導モータを試作し、液体窒素浸漬条件下における
実験的評価結果を報告した。超電導誘導モータに関する研究は希少であることから、今後の展開が期待される。
「1P-p18:張(東大)」 回転式高温超電導磁束ポンプの実現を目指し、テープ線材構造とダイナモ特性との関係を2次元有限要素解析(H-A法)によって明らかにした。具体的高温超電導テープとしては、Shanghai Superconductor
とSuperPowerが対象とされた。
「1P-p19:赤坂(東大)」 電動航空機推進用超電導モータシステムにおいて、固定子と回転子のギャップ中に充填した希薄ガスを用いた回転子冷却構造を対象にして、有限要素法を用いた伝熱と流体の連成解析結果が報告
された。精密な解析結果と理解され、同冷却構造の実現可能性が期待される結果であった。
「1P-p20:公文(九大)」 電動航空機推進用全超伝導回転機における大電流容量超伝導電機子コイルの実現を目指し、各コイルの最内層と2つのコイルの接続部における転位を組み合わせて少ない転位回数で通電電流を均一化
するコンセプトを提案し、その実験的評価結果が報告された。
「1P-p21:山崎(九大)」 誘導モータを対象にして、台形コイルを用いたREBCO超伝導電機子を提案すると共に、その短辺が長辺に入り込むように配置することで、分布巻的な回転磁界を作ることができると主張された。
また、上記台形コイルを用いたREBCO誘導モータの電磁界解析を行い、現行のレーストラックを用いた誘導モータとの比較検討が行われた。
安定性・保護 2A-a01-05 座長 西島 元
本セッションでは5件の発表があった。
末富(2A-a01, 理研)はintra-Layer No-Insulation (LNI) 巻線技術を応用した伝導冷却900 MHz (21.1 T) の設計を報告した。まだ未完の部分もあるものの、層間に用いる銅シートを冷却パスにも用いることで冷却時間を
1/4以下に短縮できる可能性があることを示した。また、クエンチシミュレーションによって銅シート/線材間の接触抵抗率が100 mΩcm-2オーダに制御される必要があると述べた。今後の設計進展によりさらに技術課題が
整理されていくことが期待される。
田中(2A-a02, 理研・上智)は導電性エポキシを用いてLNI巻線におけるキーパラメタである層間接触抵抗を制御する試みを報告した。Stycastに銅粉/黒鉛粉を混合して独自に作製した導電性エポキシを用いて接触抵抗を
制御できることを示し、小コイルを製作して層間接触抵抗制御の可能性を示した。
仲田(2A-a03, 千葉大)は外層(講演概要には外“挿”と書かれていたが)LTSコイルクエンチ時の内層NIコイルの熱的挙動についての数値計算結果を報告した。外層コイルクエンチにより、内層コイル入出力端に繋がる
ターンの接触抵抗を介して流れる誘導電流が大きくなり、この部分の温度上昇が顕著であることを示した。
横山(2A-a04, JASTEC)はNbTi線材における縦磁場効果について、モノフィラメント線材を用いてその角度依存性を調べた。この角度依存性を考慮してマグネット口出し部からの線材取り回しを見直すと、うまく引き回すことで
クエンチ裕度MQEを大きくする(稼ぐ)ことができる可能性がある。NbTiのマグネット設計技術は“枯れた”技術であると思っているとさにあらず、まだ改良の余地があるということであろう。
島本(2A-a05, 総研大)は、ITERケーブル・イン・コンジットで用いられている超伝導撚線(超伝導線2本+銅線1本を撚り合わせた3本撚線が基本単位)において、超伝導線の銅比(現在は1程度)を減らす観点から銅線の効果
について基礎的な実験を行った。まだ実験方法に改良の余地はあるものの、超伝導線/銅線間の接触抵抗評価、常伝導伝播速度等、撚線の安定性問題に発展することが期待される。
核融合(2) 2A-a01-03 座長 王 旭東
2A-p01:園田(上智大) JT-60SAのCSコイルについて、冷却時のコイル内温度差について数値解析による評価が報告された。解析結果から、最大温度差は設計値50 Kより高いことが分かった。質疑では、CSコイルのジャケット
とストランド間の熱伝達について問われたが、現状の解析モデルは考慮していないとのことであった。
2A-p02:柳(NIFS) 核融合への応用を想定したHTS導体の開発について報告された。複数枚のREBCO線材を積層して安定化銅のジャケットに収納したSTARS導体を試作し、今回は銅ジャケットの表面を絶縁加工したのちに
ステンレスジャケットでカバーしている。試作した6 m長のSTARS導体を用いて3ターンのソレノイドを巻線し、20 Kと外部磁場8T中で通電試験が行われた。定格18 kAまで良好な通電結果が確認された。一方、電流がゼロになっても
導体の発生磁場が完全にゼロにはならず、20秒ほどかけてゼロになることが観測された。これは線材間のインダクタンスの相違による電流のアンバランスから生じる循環電流(接続部を介した)と推定された。質疑では、電流の
アンバランスによる磁場精度への影響について問われたが、現状の検討ではほぼ問題にならないとのことであった。インダクタンス起因の電流アンバランスを解消するための工夫をどのように行うかについて問われ、必要が
あれば最終ターンの接続部で線材を転位するということであった。
2A-p03:田村(NIFS) ヘリカル型核融合のコイル形状と軌跡に対する最適化設計と、耐電磁力の支持構造物の最適化設計について報告された。質疑では、コイル製作のひずみの影響も考慮しているかについて問われ、現状は
詳細な導体形状を考慮していないが、今後はSTARS導体の構造を想定した解析も可能ということであった。
NMR・MRI・医療応用 2A-a04-06 座長 横山 彰一
2A-p04 高エネ研阿部らは「超良好一様磁場に受動シミング調整されたMRI磁石磁場の長時間安定性と磁場変動原因」と題してJ-PARCで予定のMRIマグネットの均一磁場を用いたMuSEUM実験において20 cm-30 cm領域でMRIより
高均一磁界が必要となる。本報告では1.2T磁場においてヘリウム注液や室温変化などでの均一度変化について評価を行った。コイルの変位や鉄シムの線膨張により均一度が0.1~0.2 ppmの変化が見られた。変化の主要因は
シムポケットの変位と考えられた。
2A-p05 山口東京理科大白石らは「消磁コイルの配置が遮蔽電流磁界消磁法に与える影響の実験的評価」と題してMRIマグネットにREBCOなどのHTSテープ線が適用された場合に遮蔽電流磁場が均一度に影響することの対策と
して異常横磁場効果を用いてコイル部に並行交流磁場を与えることで磁化を低減する方法を提案。テストコイルによる要素試験によって磁化発生が低減できることを示した。質疑にて実機マグネットへの搭載について
質問があり、実装については今後検討予定とのこと。
2A-p06 東北大野島らは「HTSバルク体を用いた磁気誘導型ドラッグデリバリーシステム(MDDS)に適した磁場分布の形成方法」と題してMDDSにHTSコイルとバルクを組み合わせ誘導磁場の最適化検討した結果について報告。
HTSコイル内にJcの裕度があるHTSバルクを円形1個、2個、4個また矩形1個で構成し薬剤の磁気力を解析にて比較した結果、HTSコイルとバルクの距離が重要であることが分かった。
MgB2(2) 2B-a01-05 座長 木内 勝
本セッションではMgB2の線材開発4件、多結晶合成の1件の発表があった。
2B-a01:田中(日立)らは、20 K, 2 T以下で高Jcが得られる無添加MgB2を用いて、交流マグネット用の51芯の線材開発を行った。フィラメントの径を48~14 µmと変化させ、20 µmより細くなるとJcが急激に劣化することを示した。
このJc劣化に関して、Tcの変化の影響があるのか、という質問に対してTcの影響はあると回答があった。
2B-a02:菊池(NIMS)らは、In-situ PIT法を用いて外径50 µmの極細線の開発に成功した。さらにその極細線を使用してフレキシブルな49本を集合化した撚り線も開発した。また、2B-a03:熊倉(NIMS)らは、この49本撚り線の通電
特性の評価を行い、Jc値は無添加のPIT法で開発したMgB2線材とほぼ同じで、極細線化によるJcの劣化はほとんどないことを示した。
2B-a04:大橋(東海大)らは、MgB2とYBCOのハイブリット線材を開発し、その通電特性を報告した。Tcは25 Kであるが、Icが4.2 K,15 Tでもほとんど劣化しないことを示した。ハイブリッドの背景にはYBCOのマイスナー効果の利用が
説明されたが、Y系の下部臨界磁界は数十mT程度で、その効果が高磁界領域に及ぼすことはないとのコメントがあった。この点や、現状ではどの部分に電流が流れているのかが不明で、さらなる調査が必要と発表をまとめた。
2B-a05:関口(青学大)らは、粒径の大きなBを用いて前駆体粉末を作製し、緻密なMgB2が作製できるPremix-PICT法を用いてMgB2多結晶体を作製した。特に800℃、3hの短時間でさらにロール圧延を行うとことで、1 MA/cmを超える
Jcが得られることを示した。
超電導接合 2B-p01-05 座長 筑本 知子
2B-p01:中井優亨(青学大)らは1.3GHz NMRコイル応用を目指した高強度Bi2223線材(DI-BSSCO TypeⓇ HT-NX)の超伝導接合プロセスの条件確立を目指し、様々な焼成プロセス条件の接合試料について、
磁場中接合Ic特性と接合部厚膜の微細構造との関連性を調べた。これらのプロセスの省略により接合抵抗がほとんど影響されないことを示した。130 MPaの中間一軸プレス+二次焼成により接合部組織が緻密化
され、Ic値は77 K、s.f.で108 A、4.2K、1 Tで66 A、接合抵抗は4.6x10-15 Ωと良好な値が得られた。
2B-p02: 稲葉勇人(青学大)らは同じく高強度Bi2223線材の超伝導接合プロセスの最適化について、焼成時間の短時間化に向けた検討結果について発表した。一次焼成時間の検討では、3時間でもBi2223相は
形成されるが、Ic値は0 Aであり、焼成時間の延長とともにIcが向上する。また前駆体粉末とBi2223粉末の混合比の影響についても調べた。以上の結果から焼成時間は一次焼成、二次焼成ともに6時間まで短縮
でき、また前駆体粉末の含有量が70-90%の時にIc(77 K, s.f.)= 80−100 Aの高い特性が得られることを報告した。
2B-p03:金沢新哲(室工大)らは冷凍機を用いることによりBi2223線材接合特性の温度依存性を測定した結果について報告した。試料としては、Bi2223線材を重ね合わせた状態で、そのうちの端部1箇所で
上下を接合したもの、および端部と中間部の2箇所で上下を接合したものの二つについて測定した。接合部Icは60 K以下で急激に上昇することから、77 KではBi2212相が界面に生成している可能性を指摘し、
それについてディスカッションが行われた。
HTS高性能化 2B-p04-07 座長 吉田 隆
本セッションはHTS薄膜線材のピンニングなどの技術を用いた高性能化に関する4件の口頭発表が行われた。
2B-p04:三浦氏(成蹊大)は、TFA-MOD法を用いたRE123線材の磁場中特性向上にむけてインコヒーレントなBMOナノ粒子人工ピンの導入およびキャリア密度制御をアニール条件の最適化を行うことに検討し、
その結果4. 2K 18 TのJcで非常に高い特性を確認出来ることを報告した。
2B-p05:鈴木氏(成蹊大)は、RTR-PLDREBCO線材(BHO人工ピンいり)の磁場中特性向上に関してO2+イオンをもちいて照射量とJc特性及びTEM微細組織に関して検討を行った。TEM写真からO2+イオンによる新たな
欠陥を確認し、それがピンニングセンターとして働き、比較的高い測定温度のJc向上に影響があると報告した。
2B-p06:小澤氏(青山大)は、フッ素フリーMOD法Y123膜のJc特性(40 K, 4 T)向上にむけて、Ga, Ni, Zr、Fe, Niなどの添加を行い、添加量の違いやその傾向を系統的にまとめた。
2B-p07:下山氏(青学大)は、RE123に対してCuO二重鎖面をもつRE247やRE124の様々なアニール条件下で作製した焼結材料の磁場中特性・ピンニング特性に関して系統的にその傾向や現象を整理して報告した。
低温物性 2C-a01-04 座長 濱口 真司
「2C-a01:町屋(大同大)」デジタル画像相関法の超電導線材のひずみ測定への適用可能性を探る研究で、分解能の点では既存測定技術に劣るものの表面のひずみ分布をグラフィカルに測定できるメリットは
魅力的で、今後の展開に期待が持てる。
「2C-a02:佐藤(神戸大)」液体水素温度で使用可能な新たな流量計開発に関する予備実験結果の報告である。
「2C-a03:河江(九大)」金属ナノ接合に数10mV程度の電圧を印可すると水素が金属内に吸蔵される現象について、そのしきい値をジョセフソン接合の電流値変化によって明らかにしようとする試みである。
印加電圧を増加させていくとジョセフソン接合の電流値が2段階で変化するという興味深い結果が観測された。メカニズムの解明が望まれる。
「2C-a04:中川(産総研)」希釈冷凍機の冷凍能力改善を睨んだ研究として、700 mK以下の極低温環境における超流動ヘリウムと銀微粒子焼結体とのカピッツァ熱抵抗を測定した結果、この温度領域ではフォノン
が支配的であるため、焼結体はバルクとして振る舞うことが確認された。
低温安全 2C-p01-03 座長 沼澤 健則
本セッションでは3件の講演が行われた。
2C-p01:神谷(KHI)等は低温流体マニュアルをHP上で学会員に公開する試みについて報告した。これは米国ロスアラモス研究所が中心となって作成された安全マニュアルを和訳し、さらに超電導磁石に関する
章を増設するなど、充実した内容となっている。近日中に公開される予定で、低温に携わるものには必読のマニュアルになるものと期待される。
2C-p02:伊藤(JASTEC)等は安全テキストの作成状況について報告した。低温機器や寒剤を扱う機関や企業では独自にマニュアルを作成し、各々のルールで運用されていることが多いが、学会としてより網羅的・
公共的なマニュアルを整備し、初心者や研究者の安全を啓発する資料を提供しようとする試みである。こちらもHP上で公開し、様々な意見を拝聴しながら順次アップデートが行われる予定である。
2C-p03:池内(前川製作所)等は低温機器の安全と信頼性に関するアンケートについて報告した。超伝導・極低温機器の信頼性や安全に関する議論は必ずしも十分に行われていない現況を鑑み、トラブルデータ
などの収集や活用方法についてアンケートの実施を予定している。機器の安全と信頼性の確立は先端機器のデファクトスタンダード化に向けて大きな資源となり得る。国際的な競争力を維持する観点から重要な
活動と考えられる。
Nb3Sn材料・線材 2C-p04-07 座長 菱沼 良光
2C-p04:小山田(岩手大) 放電プラズマ焼結(SPS)による高密度Nb3Snバルク体の補足磁場特性の向上を目標にSPS処理前のNb3Sn前駆体粉末をボールミルによる微粒化の効果について検討した。ボールミル処理
による不純物の混入が無く、そしてボールミルの回転数の増加に伴って微粒化が促進された結果、バルク体の高密度化が可能であった。また、ボール処理によって2倍の捕捉磁場特性を示し、結晶粒の微細化に
よるピン止め点の増加が影響した。
2C-p05:小山田(岩手大) Nb3Snバルク磁石の想定される運転温度領域において、Nb3Snの低い比熱特性から着磁過程での磁気的安定性を改善する必要がある。そのためにNb3Snバルク体に高比熱材料であるGd2O3
粉末の添加を検討した。添加されたGd2O3粉末はバルク焼結過程にて分解されずに安定にバルク体に存在した。磁化特性の評価から、1 wt%添加から磁気的安定性の改善が見られ、5 wt%添加にてフラックスジャンプ
は観測されなかった。
2C-p06:王(KEK) 直径50ミクロンの超極細Nb3Sn素線を撚線したケーブルを使用したR&Wによるコイル製作を想定した臨界電流特性を評価した。直状にて熱処理したケーブルを曲率のあるホルダ-に巻き付けて
臨界電流特性を測定した。1%相当の曲げひずみ印加まで臨界電流特性の劣化が見られなかった。R&Wに向けた今後の展開に期待したいところである。
2C-p07:伴野(NIMS) 高強度を指向したNb3Sn線材の中でもCuNb補強ブロンズ法及びブラス母材による内部Sn法、それぞれの手法によるNb3Sn線材に対して、曲げ変形時のクラックの進展について詳細に観察した。
クラックの進展は線材で違う挙動を示しており、これは母材の弾性率の違いに起因している。また、Garin Reference Orientation Deviation (GROD)を指標とした母材内のひずみ解析を試みており、今後の進展に
期待した。
HTS作製・評価 2P-p01-05 座長 土屋 雄司
2P-p01:赤塚(玉川大)らは、IBAD基板上YBCO線材(安定化層なし)の、長手および幅方向の格子定数と、剥がして粉末にした状態との比較を報告した。線材では長手方向のab軸が圧縮されているとし、
粉末では線材と比べてab軸は短くc軸は長いとした。
2P-p02、2P-p03:松本(NIMS)および酒井(福工大)らは、フォトリソグラフィーを用いたREBCO線材の多芯化技術について報告した。Zrのバンク(細線)を有するSrTiO3基板上にYBCO薄膜を作製し、
ホール素子顕微鏡および磁気光学イメージングから、分割できるとした。磁化測定から、多芯化による臨界電流密度の劣化はほとんどないとした。
2P-p04:舩木(島根大)らは、LaAlO3単結晶基板上に作製したSmBa2Cu3Oy薄膜を種結晶として、KOH溶剤を用いたYBa2Cu4O8薄膜の成長法について報告した。原料の溶解直後は過渡状態のために
成膜成長速度が速く、11時間ほど溶解した後には、薄膜は安定した速度で成長し、抵抗オンセットTcで76 Kを得たとした。
2P-p05:梶田(大同大)らは、DI-BSCCO線材内のフィラメントの厚みについて、幅方向中央付近で薄いとした。
医療用加速器・核融合(1) 2P-p06-08 座長 寺尾 悠
本セッションでは、3件のポスター発表がみられた。
早大の中村ら(2P-p.06)は、α線核医学治療に使用する「高温超電導スケルトン・サイクロトロン」におけるコイルに関し、層間電気抵抗の違いによるREBCOコイルの安定度及び同コイルの劣化を模擬した解析を行い、
コイルに局所的な劣化が生じても継続的な運転が可能であることを示した。
早大の熊谷(2P-p.07→石山が代理発表)は、スケルトン・サイクロトロンに用いるREBCOコイルシステムに関して実機製作を行い冷却特性並びに通電・励磁試験を行った結果を発表し、コイル全体がGM冷凍機2台により
5 K以下まで冷却されかつ105 Aまでの通電が可能であることを示した。
NIFSの尾花ら(2P-p.08)は、機械学習を大型超電導マグネットに適用して状態監視を行うシステムの開発を行い、運転特性の評価を行った結果を発表し、2019年1月24日から2019年1月25日にかけての運転時において
ヘリカルコイルの電流値と冷媒供給量の測定データが機械学習による予測値とよく一致することを示した。
超電導応用(2) 2P-p09-15 座長 三浦 峻
「2P-p09:生田(関西学院大)」において、3枚のREBCO線材を使ったスパイラル形状の集合導体の製作とその通電試験の結果が報告された。2素線の臨界電流は69 Aで1素線は72 Aであり、そのばらつきの理由は
フォーマと各素線の端末接続抵抗に違いがあったためと考察された。参加者から類似研究であるCORCケーブルの先行研究との差違について質問があった。
「2P-p12:二村(秋田県立大)」において、バルク超伝導体を利用した磁気浮上搬送装置の浮上体の位置の横ずれ時における安定性の向上を目的とした磁場配置についての検討が報告された。応用先としてクリーン
ルームにおける搬送システムを目指しているとのことだった。
「2P-p14:長崎(東北大)」において、HTSテープ線材をソレノイド形状に巻き線した電磁誘導型超伝導磁気シールドの研究開発について報告された。従来の層間を絶縁したシールドと無絶縁のシールドの遮蔽率が
比較され、無絶縁にすることでより高い遮蔽率が得られることが示された。今回は交流磁場下における結果の報告であったが、今後は端部の接続をより低抵抗で接続するなどの工夫をして静磁場の遮蔽も目指すとの
ことだった。
上記以外にもHTS線材を使った磁気浮上型免震装置「2P-p13:吉村(東北大)」、無絶縁の2枚バンドル・ダブルパンケーキコイルの電流分布解析「2P-p15:小笠原(早大)」、航空機向け高温超伝導ケーブルの交流
損失解析「2P-p10:呂(東大)」、およびアルミビレット磁気加熱装置の開発「2P-p11:伊東(テラル、新潟大)」などの興味深い研究内容が報告された。
HTSコイル・解析 2P-p16-22 座長 井上 良太
2P-p16 :早大・北大・中部電力のグループから,無絶縁REBCOパンケーキコイル内に局所劣化が発生した際におけるコイル両端開放状態時の電流・発熱・温度分布の解析結果が報告された。
2P-p17 :早大・岡大・北大のグループから,解析時間の短縮可能な「双方向分割型回路解析手法」の提案および定式化について報告された。
2P-p18 :早大・岡大・北大のグループから,提案された電気回路に基づく遮蔽電流磁場簡易計算法である「双方向分割型回路解析手法」の妥当性について報告された。
2P-p19 :早大・北大・岡大のグループから,接触不良領域が1周にわたり存在する無絶縁REBCOパンケーキコイルにおける継続運転の可能性についての解析結果が報告された。
2P-p20 :関学大・NIFS・京大のグループから,液体窒素冷却下および液体ヘリウム冷却下,液体水素冷却下にけるスプリット型REBCOコイルの臨界電流特性についての実験結果が報告された。
2P-p21 :関学大・NIFSのグループから,ステンレス製のコイルケースに挿入されたスプリット型REBCOコイルの励磁試験結果について報告された。
2P-p22 :テラルのグループから,時分割動作チョッパの多並列多重回路に低抵抗の短絡スイッチを組み合わせた超電導コイル直流磁石用励磁電源装置の提案および提案回路のシミュレーション結果について報告された。
送電ケーブル 3A-a01-03 座長 増田 孝人
3A-a01:プラント内利用のための低コスト型三相同軸超電導ケーブルシステムの開発(昭和電線塩原氏)横浜でのプラント工場内に布設した200m級超電導ケーブルの成果のご発表。1年間問題なく運転でき、その後
の残存性能についても劣化がないことを確認した。本冷却システムは、工場で使用される液体窒素の冷熱を利用したもので、大幅な冷却損失の低減を実証した。(質疑)液体窒素をgo-returnで流しているが、一方向
だけの方が冷却的にはよいのでは質問あり。リターン側に冷却装置を付ければ帰りも冷えた窒素で冷却できるなど応答あり。
3A-a02:HTSテープ線材の短絡電流試験-3(中部大学山口先生)直流送電における短絡事故時を想定し、ケーブルを構成する超電導線自身の過電流特性を実験により調べた。Bi線、REBCO線でそれぞれ試験したが、
数10 msecで、Icの10倍以上の電流を流しても、顕著なIc低下は観測されなかった。直流送電の遮断速度は1~60 msec程度と速く、今後のケーブル設計に反映できる。(質疑)BiとREBCOでの温度上昇の差の理由に
ついて質問があり、熱容量(体積)の差とのことであった。
3A-a03:500 m高温超伝導直流送電ケーブルの通電試験及び電流分布(2)(中部大学筑本先生)石狩超電導ケーブルを6年ぶりに冷却し、通電試験を行った。ケーブルを構成する線材毎にリードがとりつけてあり、
侵入熱を低減するために各リードにはペルチェ素子が配置されている。通電結果は良好で、各素線への分流も問題なかったとのこと。
電力応用 3A-a04-06 座長 植田 浩史
3A-a04:大和田(東北大) 東北大では,これまでエネルギー貯蔵システムとして,水素貯蔵システムとSMESの組み合わせを提案しており,今回は変動補償性能の向上を目指した運転制御法の検討の報告である。
SMESの大容量性と即応性を確保するため,SEMSコイルの並列接続が有効であることを示した。
3A-a05:東川(九大) 九大で実施されているNEDO先導研究プログラム/未踏チャレンジ2050の成果報告である。本研究の提案は高温超伝導ケーブルにエネルギー貯蔵機能を持たせるもので, 10 MW級の直流マイクロ
グリッドへの導入を想定している。80 µH/mのモデルケーブル,2 mH/mのモデルケーブルを製作し,モデルで得られる実測値をリアルタイムデジタルシミュレータ内で実規模モデルに換算する手法で,実機の評価を行った。
その結果,太陽光発電の出力変動の補償ができることを示した。
3A-a06:松田(東北大) 直流給電システムの短絡事故時の大電流遮断器として,高温超電導コイルを用いることを提案した。短絡事故発生後に電流のゼロ点を形成するため,RLC直列回路の過渡振動現象を利用する。
コイルのインダクタンス,キャパシタの静電容量の組み合わせを様々検討し,電流上昇の抑制かつゼロクロス点の形成が可能な組み合わせがあることを示した。
SCSCケーブル 3A-p01-06 座長 大屋 正義
3A-p01:雨宮(京大)らは、SCSCケーブルの研究開発状況について総括的な報告を行った。種々のコアを用いた多層ケーブルの磁化損失測定結果や通電試験結果、層間偏流を考慮した損失解析結果、長尺ケーブル
製作機の導入状況について報告した(詳細は下記発表)。
3A-p02:重政(京大)らは、SCSCケーブルの磁化損失測定結果について報告した。直径3 mmのGFRPコアに2 mm幅の線材(フィラメント数は10)を巻いた1 ,2, 4, 8層のケーブルの損失を測定した結果、112.5 Hz以下
ではフィラメント間が結合していない場合の計算値とほぼ一致することを確認した。
3A-p03:祖父江(京大)らは、金属コアがSCSCケーブルの磁化損失に及ぼす影響について報告した。GFRP、銅棒、SUS棒、銅撚線のコアを用いたケーブルの損失を65.44 Hzで測定した結果、損失値は同等であった。
超電導層の磁化損失と比較してコアの渦電流損失は十分に小さいことを確認した。
3A-p04:許(京大)らは、SCSCケーブルのクエンチ過程における金属コアへの分流を測定した結果について報告した。非加熱部ではコアへの分流はなく、ヒータ加熱部ではほとんどの電流がコアに流れていると
推定した。転流長は負荷率により変化することも確認した。
3A-p05:江崎(京大)らは、層間偏流を考慮した損失解析結果について報告した。4層ケーブルでは、3, 4層目への偏流が大きいが、外部磁場による磁化損失が支配的なため、通電電流を増加させても全損失は
ほとんど変化ないことを確認した。
3A-p06:曽我部(京大)らは、銅複合多芯線材の熱暴走解析と実験の比較について報告した。単芯線と多芯線の熱暴走開始電流は等しいが、多芯線の方が早く熱暴走を開始しており、横断電流の寄与と推定した。
解析から求まる横断電流による発熱は全発熱の5%であり、実験結果を説明できると報告した。
デバイス応用 3B-a01-07 座長 日高 睦夫
デバイス応用セッションでは新しいコンセプトを含む興味深い発表が7件あった。
3B-a01:黒田(岡山大)からは、HTS-SQUIDを用いた高感度な磁気ナノ粒子交流磁化特性評価装置の発表があった。磁気免疫検査法に用いられる交流磁化計測装置は装置が大型であるという問題点がある。岡山大で
開発されている装置はサンプルマウント部分とSQUID磁力計を切り離すことによって卓上サイズの小型装置を実現し、低濃度サンプル測定に成功した。
3B-a02:今谷(埼玉大)は、ハードウエア記述言語を用いたデジタルSQUID設計を報告した。これまで行っていたアナログシミュレーションでは数時間要していた計算をデジタル的に処理することによって数分で行う
ことが示された。
3B-a03:山梨(横国大)から外部制御電流で書き込み可能な超伝導メモリセルの報告があった。このメモリは超伝導FPGAのルックアップテーブルに用いるために開発されており、読み出しは高速で行われるが書き込み
は低速でもよいという特徴がある。設計を工夫することで従来比1/2面積のメモリセルを実現し、十分なマージンでの正常動作が測定された。
3B-a04:藤江(埼玉大)は多ピクセル力学インダクタンス検出器に用いられるSFQ信号処理回路の設計を行い、高速で動作することを確認した。
3B-a05:大場(埼玉大)からトポロジカル量子ビットを操作するためのSFQ回路が報告され、トポロジカル量子ビットがSFQ回路で操作できる可能性が示された。
3B-a06:田中(名大)はNbN/AlN/NbN接合を用いた量子ビットの周辺回路としてNbNデジタル回路を検討している。今回は17mKステージにおけるNbN接合特性が報告された。
3B-a07:有田(九工大)から磁束線の運動を利用した超電導リザバーという全く新しい計算方式の報告があった。超電導体に入れるピンの数や配置によってリザバーコンピューティングの精度が変わるというものであり、
今後の発展が期待される。
磁場中臨界電流 3B-p01-04 座長 松本 明善
「3B-p01:宮本(青学大)」は仕込金属組成を変えたBi2223線材のキャリアドープ状態と磁場中臨界電流特性の関係を報告した。講演では、線材のBi2223結晶における実効Pb置換量と中温域(20 - 60 K)磁場中における
臨界電流特性の関係を調査し、酸素アニールによってキャリアドープが進むことを示した。
「3B-p02:浅井(東京農工大)」はEBSD像の結晶方位データを使用しフローネットワークを用いたモデル化を行い、超伝導電流輸送のネットワークの解析を行った。結晶方位だけでなく多結晶においては3次元のデータを
如何に取り込んで、輸送モデルを作るか大切であり、今後の研究に期待したい。
「3B-p03:馬渡(産総研)」は第二種超伝導厚膜(ξ≪λ)を想定して、GL理論を基にバルクピンのない磁場中の臨界電流について理論解析を行った。横磁場の場合に比べて縦磁場の場合の臨界電流は大きく、また磁場方向
によって臨界電流の磁場依存性が大きく異なることを示した。
「3B-p04:島田(九工大)」は縦磁界下におけるREBCO線材の表面電界の評価を行うために複数の電圧端子を取り付け縦磁界下での表面電界の調査を行った。横磁界では電流通電方向に平行な端子では正の方向に増加するが、
縦磁界では正や負の電解が観測されることを示し、線材軸からのずれ角度についても検討を行った結果を報告した。
HTS機械特性 3B-p05-08 座長 田中 秀樹
「3B-p05:岡田(東北大)」では、Bi2223線材のIc-ひずみ特性について、Icが伸長ひずみで急落し圧縮ひずみで緩やかに低下する現象が、それぞれWeibull分布を仮定したフィラメント損傷で説明できることを示した。
「3B-p06:藤田(フジクラ)」では、REBCO線材の77 KでのIcの不可逆歪が銅めっき厚さにほぼ比例して上昇することを実験的に示した。人口ピンなしタイプ線材で、めっき厚20→80 μmに対し不可逆歪
0.49%→0.56%であった。
「3B-p07:長村(応用科研)」では、REBCO線材およびBSCCO線材のIcの限界曲げ歪の測定値を用いて、限界曲げ歪がテープの積層構造や材料に依らず、最大曲げ歪で決まることを示した。
「3B-p08:長谷川(東海大学)」では、曲げひずみを加えたREBCO線材で、曲げひずみによりBc2およびTcが変化することを示したが、そのメカニズム解明には測定の継続が必要とのこと。磁場角度依存性を測定する
と良いのでは、とのコメントがあった。
磁気分離 3C-a01-03 座長 秋山 庸子
磁気分離法の有害物質の除去や,汚染土壌の減容化への適用を視野に入れた基礎研究に関する3件の発表が行われた。
3C-a01:江村(神戸大)の発表では、リスク物質処理のための磁気分離プロセスにおける、回収率と濃縮率の両立のための実験的検討について報告がなされた。ヘマタイトのフィルター内での分布に磁石の配置と、
それによる磁場分布が与える影響.農業分野におけるリスク物質の回収溶液の処理方法、磁場による磁気磁性球の配置の変化の可能性などについて質疑が行われた。
3C-a02:三島(福井工大)の発表では、原子力発電所プラントにおいて冷却水中に生成する配管の腐食生成物(クラッド)を効率良く回収するための高勾配マグネットフィルターの開発について報告された。断面が
三角形フィルターを検討しているが,他の多角形ではどうなるのか,原子炉1台について設置を想定している磁気分離システムの規模や台数,既存の競合技術,フィルターからの回収メンテナンスの頻度などについて
質疑が行われた。
3C-a03:長濱(福井工大)の発表では、汚染土壌の減容化を最終目的として,常磁性粒子の磁気分離のため,淘汰管と組み合わせた高勾配磁気分離法に関する基礎研究について報告された。粒子の静止位置の調整の
方法,スケールアップした際の計算について,実用系での装置の規模や仕様,複数の物質の分離条件について質疑が行われた。
3件とも基礎研究でありながら実用をふまえた研究であったため,実際の応用先を踏まえた議論が大変活発になされ,磁気分離分野の将来の展望が期待できるセッションとなった。
バルク着磁 3C-a04-07 座長 元木 貴則
本セッションではREBCOおよびMgB2バルクの着磁やそのシミュレーションについて4件の報告が行われた。
3C-a04, a-06およびa-07:Yu, Shangおよび横山(足利大)らは、REBCOバルクのパルス着磁時のシミュレーションや実験結果との比較について報告した。Yuらは、結晶成長境界(GSB)の外周部4か所に細孔加工した
GdBCOバルクに対するヨークの形状や配置とパルス着磁後の磁場分布の関係について報告した。十字のヨークをGSBにあたるファセットラインとおよそ45度回転して結晶成長領域(GSR)に配置することで最も良好な
着磁が可能であることを示した。Shangらおよび横山らは、様々なヨーク形状とした場合、およびGSB, GSRの特性の違いを考慮した場合の着磁過程についてシミュレーションを行い、その結果を報告した。ヨークの
形状はリングに比べて、ディスクやクロス形状でより優れることが示され、実験結果とも定性的に一致することを報告した。質疑では、GSBの実際の厚さの想定や界面での熱抵抗を考慮する等のより現実に近づけた
解析法についてコメントがあった。
3C-a05 : 池田(東京農工大)らは、マグネシウムの蒸気をホウ素ペレットに拡散させることで高密度なMgB2バルクを得られるMVT法により作製したバルクについて、一般的なin-situ法のバルクと比較してシミュレー
ションおよび実験結果の比較を報告した。MVT法バルクではJc特性が優れることから、よりバルク内部まで周回電流が有効に流れており、捕捉磁場特性に優れることを示した。また、バルクサイズと捕捉磁場の計算から、
捕捉磁場の厚さ依存性は非常に小さく、薄くて直径の大きなバルク育成が重要であることが示された。これは、拡散を利用するMVT法と相性が良く、今後の大型バルク育成が期待される。
薄膜・バルク作製 3C-p01-05 座長 小林 祐介
3C-p01:元木(青学大)からはSDMG法による高均質REBCO溶融凝固バルクの育成と物性についての発表があった。磁化率・臨界電流密度の場所依存性評価や、捕捉磁場特性評価から、均質なバルクが作製できたと
のことである。
3C-p02:三輪(青学大)からはREBCO溶融凝固バルク間超伝導傾斜接合の開発についての発表があった。接合部で永久電流は減衰するのかという質問があり、長い時間永久電流を保つことができるとの議論がなされた。
また、バルクを切断、研磨し、接合する過程で捕捉磁場が低下することが指摘されたが、切断・研磨の過程でバルク総量が減少しているので、一概に比較できないとの説明があった。
3C-p03:箱石(岩手大)からはGdBCOバルクにおける磁束ピン止め特性のボールミル材由来不純物混入による影響についての発表があった。ボールミル材由来の鉄の影響で、鉄のCu置換によるTc低下と、鉄の希薄
ドープによるJc向上がみられたとのことである。JcをTcで規格化すれば希薄ドープ効果を評価しやすいのではないかとの議論がなされた。
3C-p04:長谷川(東京農工大)からは高エネルギー混合法のCoドープBa122多結晶バルクのマクロ/ミクロ超伝導特性評価ついての発表があった。高エネルギー混合した前駆体粉末をSPS法により焼結することで、
従来の約3倍のJcを持つ多結晶バルクの作製に成功したとのことである。
3C-p05:藤本(九大)からはZrをパターンニングした基板上でのMOD-YBCO薄膜の結晶配向の膜厚依存性についての発表があった。膜厚を厚くすると配向乱れはZr直上のみならず平面方向に拡がり、c軸配向した結晶を
覆ってしまうとのことであった。スピンコート直後の表面観察を行えば、より考察が深まるのではとの議論がなされた。