JPH0475210A - 超電導導体 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） この発明は、超電導導体に関するものである。

さらに詳しくは、この発明は、核融合炉用コイル、エネ
ルギー貯蔵器用コイル等に用いることのできる大電流容
量を可能とした超電導導体に関するものである。

（従来の技術） 核融合炉、エネルギー貯蔵器等の大型コイルには、数１
０ｋＡ以上の大電流容量を有する超電導導体が必要とさ
れている。このような大電流容量の超電導導体としては
、たとえば第２図に例示したようなケーブル・イン・コ
ンジット型の超電導導体が現在最も注目されている。

このケーブル・イン・コンジット型超電導導体は、１ｍ
ｍ径の超電導素線（ア）を数百本束ね、たとえばステン
レス・スチール、キプロニッケル等のコンジット（管）
（イ）内に配置した構造を有しており、超電導素線（ア
）間の間隙（つ）に冷媒であるヘリウムガスを流通させ
るようにしている。このようなケーブル・イン・コンジ
・ソト型の超電導導体は、冷却周囲長が非常に長いため
、安定性が良好で、しかも超電導素線（ア）を絶縁被覆
することにより交流損失を低減させることができるとい
う特徴を有している。また、その構造が簡単であること
から、製造が簡便、かつ容易で、しかも品質管理がしや
すいという利点もある。

（発明が解決しようとする課題） しかしながら、この第２図に示したような従来のケーブ
ル・イン・コンジット型の超電導導体においては、電流
容量が大きくなると導体サイズが大きくなるため、超電
導導体の長手方向に対して垂直方向に応力が発生し、こ
れによって、超電導導体の電流密度が制限されるという
欠点がある。

すなわち、−船釣に、幅（Ｄ）の超電導導体に磁界（Ｂ
）中で電流密度（Ｊ）の電流を通電すると、磁界（Ｂ）
とこの電流に垂直な方向に次式で示される横圧縮応力（
σ）が加わることが知られている。

σ＝Ｊ−Ｂ−Ｄ 超電導素線（ア）がたとえばＮｂａＳｎ。

Ｎｂ３Ａｌ等の化合物超電導体からなる場合には、一般
に、第３図に示したように、横圧縮応力（σ）が加わる
と臨界電流密度（Ｊ）が低下してしまう。

また、第２図に示した超電導導体の超電導素線（ア）か
らなるケーブル部は剛性が小さいために、力が加わると
導体サイズが大きいほど素線間隔が大きくなり、超電導
素線（ア）が動きやすくなる。

この動きにより摩擦熱が発生し、超電導素線（ア）が臨
界温度以上になり、超電導状態を維持することができな
くなるという問題もあった。

このように、従来の構造では、大容量のケーブル・イン
・コンジット型超電導導体を実現することは困難であっ
た。

この発明は、以上の通りの事情に鑑みてなされたもので
あり、従来の超電導導体の欠点を解消し、核融合炉用コ
イル、エネルギー貯蔵器用コイル等に用いることのでき
る大電流容量を可能とした、改善された超電導導体を提
供することを目的としている。

（課題を解決するための手段） この発明は、上記の課題を解決するものとして、少なく
とも三つの溝部を有し、その外周面部をコンジット内壁
面部に接触させて挿入した一体型の補強芯部の溝部に超
電導素線を配設してなることを特徴とするケーブル・イ
ン・コンジット型の超電導導体を提供する。

この発明の超電導導体においては、たとえば第１図に示
したように、断面円型のコンジット（１）内に、超電導
素線（２）を配置する少なくとも三つに分割されたケー
ブル部（３）とこのケーブル部（３）を形成するための
溝部（４）を設けた一体型の補強芯部（５）とを有して
いる。補強芯部（５）は、その外周面部をコンジット（
１）の内壁面部に接触させてコンジット（１）内に挿入
している。

このように、コンジット（１）内に、少なくとも三つの
ケーブル部（３）を形成する一体型の補強芯部（５）を
配設することで、超電導導体内部の剛性を向上させるこ
とができ、超電導素線（２）の動きに制約を与えること
ができる。このため、従来、その発生が避けられなかっ
た超電導素線（２）の動きにともなう摩擦熱による超電
導状態から常電導状態への転移を確実に防止することが
でき、安定に通電することが可能となる。また、応力か
ら見た実際的な導体サイズを縮小することができること
から、通電中の応力を低減させることができる。このた
め、臨界電流値の減少を抑止することができ、大容量の
電流を通電することが可能となる。

補強芯部（５）の材質としては特に制限はないが、たと
えばヤング率の大きいＭｏ材等を用いることができ、こ
のＭｏ材の場合には、超電導導体の機械的強度を大きく
向上させることができる。

一方、超電導素線（２）がたとえばＮｂａ　Ｓｎからな
る場合には、補強芯部（５）の材質としてＮｂ５Ｓｎと
同じ熱収縮率を有するＴｉまたはその合金、あるいはイ
ンコロイを用いＡことにより、超電導素線（２）に発生
する歪みを緩和することができる。

また、このような補強芯部（５）をコンジット（１）内
でツイストさせて配設することで、均質な剛性を実現で
き、交流損失の低減が図れる。

（実施例） 以下、実施例を示し、この発明の超電導導体についてさ
らに詳しく説明する。

すなわち、第１図に例示したように、１＋ｎｔ＋径の超
電導素線（２）３２４本からなる三つのケーブル部（３
）を補強芯部（５）の三つの溝部（４）に各々配設し、
これを外径５０ｍｍのステンレススチールからなるコン
ジット（１）に補強芯部（５）の外周面部がその内壁面
部に接触するように挿入した。

この構造からなる超電導導体では、１６Ｔで８０ｋＡま
で通電可能であり、大電流容量を有する超電導導体であ
ることが確認された。

もちろんこの発明は、以上の例によって限定されるもの
ではない。補強芯部の形状および材質、超電導素線およ
びコンジットの材質や径の大きさ等の細部については様
々な態様が可能であることはいうまでもない。

（発明の効果） 以上詳しく説明した通り、この発明によって、核融合炉
用コイル、エネルギー貯蔵器用コイル等に有用な、臨界
電流値の減少を抑止し、大容量の電流を通電することの
できる通電安定性の良好な新しい超電導導体を提供する
ことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、この発明の超電導導体を例示した断面図であ
る。 第２図は、従来の超電導導体を示した斜視図である。 第３図は、超電導体の横圧縮応力と電流密度との関係を
示した相関図である。 １・・・コンジット ２・・・超電導素線 ３・・・ケーブル部 ４・・・溝部 ５・・・補強芯部 第　　１ 図 第２図

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. （１）少なくとも三つの溝部を有し、その外周面部をコ
   ンジット内壁面部に接触させて挿入した一体型の補強芯
   部の溝部に超電導素線を配設してなることを特徴とする
   ケーブル・イン・コンジット型の超電導導体。
2. （２）一体型補強芯部をツイストさせてコンジット内に
   挿入してなる請求項（１）記載の超電導導体。
3. （３）一体型補強芯部がＭｏからなる請求項（１）記載
   の超電導導体。
4. （４）一体型補強芯部がＴｉまたはその合金、あるいは
   インコロイからなる請求項（１）記載の超電導導体。
5. （５）断面円型のコンジットを用いてなる請求項（１）
   記載の超電導導体。