MOCVD-YBCO導体における長手方向の臨界電流のばらつきがSMESコイルの通電特性に及ぼす影響
Influence of Longitudinal Variation of Critical Current in MOCVD-YBCO Conductor on Current Transport Characteristics of SMES Coil

東川 甲平 , 中村 武恒 (京大); 式町 浩二 , 平野 直樹 , 長屋 重夫 (中部電力)
kohei*asl.kuee.kyoto-u.ac.jp


Abstract:  平成16年度より実施されているNEDOの委託事業「超電導電力ネットワーク制御技術開発」の一環として,我々はMOCVD-YBCO導体を用いた電力系統制御用SMESを検討している。昨年度の秋季学会では,上記SMESの概念設計を行い,YBCO線材の優れた磁界中臨界電流特性ならびにHastelloy基板の高い機械的強度によって,高磁界(10 T超)SMESを実現できる見通しを示した。また,フープ応力低減法(疎巻法)を提案することにより,SMESの大規模化にも対応できる可能性を示した。ただし,このようにMOCVD-YBCO線材がSMESに関して高い潜在能力を有する一方,同線材の作製プロセス最適化による臨界電流特性の向上ならびに長尺化に関しては未だ発展途上にあるといえる。特に,同線材の臨界電流のばらつきは,伝導冷却コイルでは大いに注意すべき局所発熱の原因となり,これに関しては詳細に議論する必要がある。さらに,大規模SMESでは必須となる並列導体使用時には偏流の原因にもなり,熱的安定性へ悪影響を及ぼすことが懸念される。そこで本発表では,MOCVD-YBCO導体における長手方向の臨界電流のばらつきがSMESコイルの通電特性に与える影響について報告する。具体的には,上記ばらつきとコイル内の磁界分布を考慮して,コイル内の電界分布やフロー損を評価する。また,臨界電流のばらつき具合によっては並列導体を構成する各素線に特性の差が生まれるため,その際に懸念される偏流現象についても言及する。最後に,それらの結果をまとめ,SMES設計側から許容できる臨界電流のばらつきに関して指標を与える。本研究は,NEDOの委託事業「超電導電力ネットワーク制御技術開発」の一環で実施したものである。なお,本研究に用いたYBCO線材は,超電導応用基盤技術研究開発業務の一環として,ISTECを通じてNEDOの委託により中部電力が製作したものである。また,高温超電導コイルの解析コードは,科学研究費補助金(特別研究員奨励費,課題番号:18・2788)による助成を受けて開発したものである。