JPH08250325A - 超電導コイル - Google Patents
超電導コイルInfo
- Publication number
- JPH08250325A JPH08250325A JP7048578A JP4857895A JPH08250325A JP H08250325 A JPH08250325 A JP H08250325A JP 7048578 A JP7048578 A JP 7048578A JP 4857895 A JP4857895 A JP 4857895A JP H08250325 A JPH08250325 A JP H08250325A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- silver sheath
- silver
- thickness
- superconducting coil
- sheath
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Withdrawn
Links
- BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N Silver Chemical compound [Ag] BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 94
- 229910052709 silver Inorganic materials 0.000 claims abstract description 94
- 239000004332 silver Substances 0.000 claims abstract description 94
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims abstract description 9
- 229910052791 calcium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 7
- 229910052749 magnesium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 7
- 229910052748 manganese Inorganic materials 0.000 claims abstract description 7
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 claims abstract description 6
- 229910052708 sodium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 6
- 239000000463 material Substances 0.000 claims abstract description 5
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims description 6
- 239000002887 superconductor Substances 0.000 abstract description 28
- 229910004742 Na2 O Inorganic materials 0.000 abstract 1
- 239000007791 liquid phase Substances 0.000 description 12
- 239000012071 phase Substances 0.000 description 8
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 6
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 6
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 6
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 4
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 3
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 3
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 3
- 238000000034 method Methods 0.000 description 3
- 239000000047 product Substances 0.000 description 3
- 239000001307 helium Substances 0.000 description 2
- 229910052734 helium Inorganic materials 0.000 description 2
- SWQJXJOGLNCZEY-UHFFFAOYSA-N helium atom Chemical compound [He] SWQJXJOGLNCZEY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000011810 insulating material Substances 0.000 description 2
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 2
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 2
- 230000008018 melting Effects 0.000 description 2
- 235000012771 pancakes Nutrition 0.000 description 2
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 2
- 239000002244 precipitate Substances 0.000 description 2
- 238000001556 precipitation Methods 0.000 description 2
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 2
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052797 bismuth Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 1
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000002425 crystallisation Methods 0.000 description 1
- 230000008025 crystallization Effects 0.000 description 1
- 230000006866 deterioration Effects 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 238000009413 insulation Methods 0.000 description 1
- 229910052745 lead Inorganic materials 0.000 description 1
- 229920002521 macromolecule Polymers 0.000 description 1
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 1
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 1
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 1
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 1
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 1
- 102000004169 proteins and genes Human genes 0.000 description 1
- 108090000623 proteins and genes Proteins 0.000 description 1
- 230000009257 reactivity Effects 0.000 description 1
- 238000010583 slow cooling Methods 0.000 description 1
- 238000003746 solid phase reaction Methods 0.000 description 1
- 239000006104 solid solution Substances 0.000 description 1
- 229910052712 strontium Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 1
- 238000004804 winding Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E40/00—Technologies for an efficient electrical power generation, transmission or distribution
- Y02E40/60—Superconducting electric elements or equipment; Power systems integrating superconducting elements or equipment
Landscapes
- Inorganic Compounds Of Heavy Metals (AREA)
- Superconductors And Manufacturing Methods Therefor (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 銀シース部分を含めた線材全体の臨界電流密
度を向上させた超電導銀シーステープ線材により作製し
た超電導コイルを提供することを目的とする。 【構成】 テープ面に垂直な方向の銀シース部分の厚み
が60μm 以上、 100μm以下であるBi-2212 銀シース超
電導テープ線材を用いる超電導コイルである。さらに、
上記の銀シース中に、塩基性酸化物NiO 、MgO 、MnO 、
CaO 、Na2Oのうちの少なくとも１種類が添加され、かつ
添加量がNi、Mg、Mn、Ca、Naの金属元素で銀に対して
0.7at％以下である超電導コイルである。
度を向上させた超電導銀シーステープ線材により作製し
た超電導コイルを提供することを目的とする。 【構成】 テープ面に垂直な方向の銀シース部分の厚み
が60μm 以上、 100μm以下であるBi-2212 銀シース超
電導テープ線材を用いる超電導コイルである。さらに、
上記の銀シース中に、塩基性酸化物NiO 、MgO 、MnO 、
CaO 、Na2Oのうちの少なくとも１種類が添加され、かつ
添加量がNi、Mg、Mn、Ca、Naの金属元素で銀に対して
0.7at％以下である超電導コイルである。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、酸化物超電導体を用い
た超電導コイルに関し、さらに詳しくは、Bi-2212 銀シ
ーステープ線材を用いた超電導コイルに関するものであ
る。
た超電導コイルに関し、さらに詳しくは、Bi-2212 銀シ
ーステープ線材を用いた超電導コイルに関するものであ
る。
【０００２】
【従来の技術】酸化物超電導体は、従来の金属系超電導
体に比較し、超電導転移温度（以下Tcと記す）と上部臨
界磁場（以下Hc2 と記す）が高いという特長を有するた
め、様々な応用が期待されている。酸化物超電導体の中
で、Bi系酸化物はTcが80K 程度の低Tc相と110K程度の高
Tc相が存在し、共にHc2 が100Tを超えることが予想され
ている。前者は、Bi、Sr、Ca、Cuのモル比が2:2:1:2 で
あるので、一般にBi-2212 相と呼ばれている。後者は、
モル比が2:2:2:3 （ただし、Biの一部がPbにより置換さ
れている）であるので、Bi-2223 相と呼ばれている。
体に比較し、超電導転移温度（以下Tcと記す）と上部臨
界磁場（以下Hc2 と記す）が高いという特長を有するた
め、様々な応用が期待されている。酸化物超電導体の中
で、Bi系酸化物はTcが80K 程度の低Tc相と110K程度の高
Tc相が存在し、共にHc2 が100Tを超えることが予想され
ている。前者は、Bi、Sr、Ca、Cuのモル比が2:2:1:2 で
あるので、一般にBi-2212 相と呼ばれている。後者は、
モル比が2:2:2:3 （ただし、Biの一部がPbにより置換さ
れている）であるので、Bi-2223 相と呼ばれている。
【０００３】これらの結晶相を用いて次のような応用が
考案されている。第一の応用として、両相ともTcが高い
ため、従来の金属系超電導体を冷却するためには必要不
可欠であった液体ヘリウムを使用しない冷却システムで
の超電導マグネット（超電導コイルとそれを冷却するク
ライオスタットを含めた装置）が挙げられる。極低温の
液体ヘリウムは取り扱いに熟練を要するうえに高価であ
る。さらに、室温部との断熱状態を良好に保つために冷
却システムが複雑になるという欠点を有している。Bi系
酸化物超電導体を用いればこのような制約から開放さ
れ、超電導マグネットは簡便に冷却される。さらに、冷
凍機等で冷却する場合にはランニングコストも大幅に軽
減できる。
考案されている。第一の応用として、両相ともTcが高い
ため、従来の金属系超電導体を冷却するためには必要不
可欠であった液体ヘリウムを使用しない冷却システムで
の超電導マグネット（超電導コイルとそれを冷却するク
ライオスタットを含めた装置）が挙げられる。極低温の
液体ヘリウムは取り扱いに熟練を要するうえに高価であ
る。さらに、室温部との断熱状態を良好に保つために冷
却システムが複雑になるという欠点を有している。Bi系
酸化物超電導体を用いればこのような制約から開放さ
れ、超電導マグネットは簡便に冷却される。さらに、冷
凍機等で冷却する場合にはランニングコストも大幅に軽
減できる。
【０００４】第二の応用として、Hc2 が高いということ
を利用した、従来の金属系超電導マグネットよりも強い
磁場を発生する超電導マグネットが挙げられる。例え
ば、複雑なタンパク質高分子の分子構造を決定するため
に非常に重要な役割を担っているＮＭＲ分析装置では、
磁場が強くなればなるほど情報量が増加し、より詳細な
分子構造の決定が可能となる。Bi系酸化物超電導体はHc
2 が高く、これを用いた超電導マグネットにより、より
強い磁場を発生させる高性能ＮＭＲ分析装置の作製が期
待できる。
を利用した、従来の金属系超電導マグネットよりも強い
磁場を発生する超電導マグネットが挙げられる。例え
ば、複雑なタンパク質高分子の分子構造を決定するため
に非常に重要な役割を担っているＮＭＲ分析装置では、
磁場が強くなればなるほど情報量が増加し、より詳細な
分子構造の決定が可能となる。Bi系酸化物超電導体はHc
2 が高く、これを用いた超電導マグネットにより、より
強い磁場を発生させる高性能ＮＭＲ分析装置の作製が期
待できる。
【０００５】このBi系酸化物超電導マグネットの代表的
な作製方法は次の通りである。まず、酸化物超電導粉末
原料を銀パイプに充填した後、伸線・圧延して銀シース
テープ線材を作製し、それをコイル状に巻いて熱処理を
行う方法（Wind＆React 法）、あるいはテープの状態で
先に熱処理を行ってから巻線する方法（React ＆Wind
法）がある。テープ状に加工する理由は、それによって
酸化物部分の結晶性および配向性が向上し、臨界電流
（以下Icと記す）を単位面積当たりの値に換算した臨界
電流密度（以下Jcと記す）が増大するためである。
な作製方法は次の通りである。まず、酸化物超電導粉末
原料を銀パイプに充填した後、伸線・圧延して銀シース
テープ線材を作製し、それをコイル状に巻いて熱処理を
行う方法（Wind＆React 法）、あるいはテープの状態で
先に熱処理を行ってから巻線する方法（React ＆Wind
法）がある。テープ状に加工する理由は、それによって
酸化物部分の結晶性および配向性が向上し、臨界電流
（以下Icと記す）を単位面積当たりの値に換算した臨界
電流密度（以下Jcと記す）が増大するためである。
【０００６】このようなBi系酸化物超電導体の内、Bi-2
212 超電導体はBi-2223 超電導体に比較して以下のよう
な利点を有する。Bi-2212 銀シーステープ線材は、シー
ス中の原料粉末を熱処理により部分溶融（CaO だけが生
成して残存し、その他の金属組成は液相として存在す
る）させ、その後の徐冷中に、Bi-2212 超電導体を高い
配向性を有する状態で結晶化させる。この作製方法を用
いることにより、非超電導体の析出を抑えた良好なテー
プ線材が作製できる。
212 超電導体はBi-2223 超電導体に比較して以下のよう
な利点を有する。Bi-2212 銀シーステープ線材は、シー
ス中の原料粉末を熱処理により部分溶融（CaO だけが生
成して残存し、その他の金属組成は液相として存在す
る）させ、その後の徐冷中に、Bi-2212 超電導体を高い
配向性を有する状態で結晶化させる。この作製方法を用
いることにより、非超電導体の析出を抑えた良好なテー
プ線材が作製できる。
【０００７】これに対して、Bi-2223 銀シーステープ線
材の場合は、熱処理の工程が複雑で、しかも数種類の非
超電導体を含む結晶性の低いものしか得られていない。
その結果、冷凍機で冷却可能な 20K程度またはそれ以下
の温度領域では、Bi-2212 銀シーステープ線材のJcはBi
-2223 銀シーステープ線材のそれに比較して高い値が得
られている。また、Bi-2223 銀シーステープ線材の場合
は、テープ長が長くなると極端にJcが低下する。これは
Bi-2212 超電導体の場合、溶融して液相から結晶化させ
るために配向した大きな結晶を成長させることが可能で
あるのに対し、Bi-2223 超電導体の場合は固相反応でし
か結晶化せず、大きな結晶を成長させることが困難であ
ることに起因している。
材の場合は、熱処理の工程が複雑で、しかも数種類の非
超電導体を含む結晶性の低いものしか得られていない。
その結果、冷凍機で冷却可能な 20K程度またはそれ以下
の温度領域では、Bi-2212 銀シーステープ線材のJcはBi
-2223 銀シーステープ線材のそれに比較して高い値が得
られている。また、Bi-2223 銀シーステープ線材の場合
は、テープ長が長くなると極端にJcが低下する。これは
Bi-2212 超電導体の場合、溶融して液相から結晶化させ
るために配向した大きな結晶を成長させることが可能で
あるのに対し、Bi-2223 超電導体の場合は固相反応でし
か結晶化せず、大きな結晶を成長させることが困難であ
ることに起因している。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】Bi-2212 銀シーステー
プ線材を用いて超電導コイルを作製する場合、銀シース
部分を含めた線材全体での臨界電流密度を向上するた
め、超電導電流が流れない銀シース部分の厚みは薄い方
が望ましいが、取り扱いの容易さも考慮して、従来Bi-2
212 銀シーステープ線材の銀シース部分は、30μm 程度
の厚みを有していた（参考文献 Cryogenics Vol.34,Nu
mber7,1994 p603 ）。しかし、Bi-2212 相を銀シーステ
ープ中において部分溶融状態から結晶化させる際、従来
技術、例えば、特開平4-233110号公報では、図９のよう
にBi-2212 超電導体１の液相が銀シース２中に存在する
ピンホールや銀粒界６からテープ線材外部に漏出する。
そのため、Bi-2212 超電導体１に流れるIcが低下し、か
つコイル状に巻線した場合に隣接したテープと漏出した
酸化物同士が接合して短絡の原因となる。このような状
態では、超電導コイルに通電できる電流が減少し、発生
可能な磁場が大幅に減少する。
プ線材を用いて超電導コイルを作製する場合、銀シース
部分を含めた線材全体での臨界電流密度を向上するた
め、超電導電流が流れない銀シース部分の厚みは薄い方
が望ましいが、取り扱いの容易さも考慮して、従来Bi-2
212 銀シーステープ線材の銀シース部分は、30μm 程度
の厚みを有していた（参考文献 Cryogenics Vol.34,Nu
mber7,1994 p603 ）。しかし、Bi-2212 相を銀シーステ
ープ中において部分溶融状態から結晶化させる際、従来
技術、例えば、特開平4-233110号公報では、図９のよう
にBi-2212 超電導体１の液相が銀シース２中に存在する
ピンホールや銀粒界６からテープ線材外部に漏出する。
そのため、Bi-2212 超電導体１に流れるIcが低下し、か
つコイル状に巻線した場合に隣接したテープと漏出した
酸化物同士が接合して短絡の原因となる。このような状
態では、超電導コイルに通電できる電流が減少し、発生
可能な磁場が大幅に減少する。
【０００９】本発明は、上記の問題点を解決するために
なされたもので、銀シース部分の厚みを最適化し、また
塩基性酸化物を微量に含むことで銀粒界またはピンホー
ルからの酸化物液相の漏出を防ぎ、これにより銀シース
部分を含めた線材全体の臨界電流密度を向上させた超電
導銀シーステープ線材により作製した超電導コイルを提
供することを目的とする。
なされたもので、銀シース部分の厚みを最適化し、また
塩基性酸化物を微量に含むことで銀粒界またはピンホー
ルからの酸化物液相の漏出を防ぎ、これにより銀シース
部分を含めた線材全体の臨界電流密度を向上させた超電
導銀シーステープ線材により作製した超電導コイルを提
供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】本発明の要旨は、テープ
面に垂直な方向の銀シース部分の厚みが60μm 以上、10
0μm 以下であるBi-2212 銀シース超電導テープ線材を
用いる超電導コイルである。
面に垂直な方向の銀シース部分の厚みが60μm 以上、10
0μm 以下であるBi-2212 銀シース超電導テープ線材を
用いる超電導コイルである。
【００１１】さらに、上記の銀シース中に、塩基性酸化
物NiO 、MgO 、MnO 、CaO 、Na2Oのうちの少なくとも１
種類が添加され、かつ添加量がNi、Mg、Mn、Ca、Naの金
属元素で銀に対して 0.7at％以下である超電導コイルで
ある。
物NiO 、MgO 、MnO 、CaO 、Na2Oのうちの少なくとも１
種類が添加され、かつ添加量がNi、Mg、Mn、Ca、Naの金
属元素で銀に対して 0.7at％以下である超電導コイルで
ある。
【００１２】
【作用】銀シーステープ中でBi-2212 超電導体を結晶化
および配向させる際、熱処理中に生成する液相の量は、
銀シース２の厚みを従来の30μm よりも厚くすることで
低減することができる。図１は温度4.2K、外部磁場0Tに
おける銀シーステープ線材の臨界電流と銀シースの厚み
との関係を示す。図１に示すように、銀シース２の厚み
を増すことでIcが向上する。これは銀シース２の厚みが
厚くなることで、銀粒子の粒界やピンホールが銀シース
テープ線材内部の酸化物表面からテープ外側表面まで連
続しなくなり、生成した酸化物液相がテープ外部に漏出
することがなくなるためである。
および配向させる際、熱処理中に生成する液相の量は、
銀シース２の厚みを従来の30μm よりも厚くすることで
低減することができる。図１は温度4.2K、外部磁場0Tに
おける銀シーステープ線材の臨界電流と銀シースの厚み
との関係を示す。図１に示すように、銀シース２の厚み
を増すことでIcが向上する。これは銀シース２の厚みが
厚くなることで、銀粒子の粒界やピンホールが銀シース
テープ線材内部の酸化物表面からテープ外側表面まで連
続しなくなり、生成した酸化物液相がテープ外部に漏出
することがなくなるためである。
【００１３】図１の結果を、温度4.2K、外部磁場0Tにお
けるBi-2212 銀シーステープ線材全体に流れる臨界電流
密度（以下Jcovalと記す）と銀シース２の厚みとの関係
に再プロットした結果を図２に示す。図２に示すよう
に、Icが一定であれば銀シース２の厚みを増加していく
とJcovalは低下するため、銀シース２の厚みが75μm 以
上ではJcovalは単調に減少している。
けるBi-2212 銀シーステープ線材全体に流れる臨界電流
密度（以下Jcovalと記す）と銀シース２の厚みとの関係
に再プロットした結果を図２に示す。図２に示すよう
に、Icが一定であれば銀シース２の厚みを増加していく
とJcovalは低下するため、銀シース２の厚みが75μm 以
上ではJcovalは単調に減少している。
【００１４】図３は、Bi-2212 銀シーステープ線材３を
１枚または２枚を束ねて、厚み50μm の絶縁材４と共に
巻線して得られるパンケーキコイル型超電導コイルの占
積率λ（コイル全体積中に占める超電導線材の体積の割
合）と銀シース２の厚みとの関係を示している。図３に
示すように、Bi-2212 銀シーステープ線材３を１枚また
は２枚束ねた両方の場合で、銀シース２の厚みを増加さ
せると占積率λは単調に増加する。
１枚または２枚を束ねて、厚み50μm の絶縁材４と共に
巻線して得られるパンケーキコイル型超電導コイルの占
積率λ（コイル全体積中に占める超電導線材の体積の割
合）と銀シース２の厚みとの関係を示している。図３に
示すように、Bi-2212 銀シーステープ線材３を１枚また
は２枚束ねた両方の場合で、銀シース２の厚みを増加さ
せると占積率λは単調に増加する。
【００１５】超電導コイルが発生する磁場の大きさは、
コイル全体のサイズが等しければこの占積率λと図２に
示したJcovalとの積に比例する。その占積率λとJcoval
の積を銀シース２の厚みの関数としてプロットした結果
を図４に示す。図４に示すように、Bi-2212 銀シーステ
ープ線材３を１枚または２枚束ねた場合、共に銀シース
２の厚みが75μm の時にλJcovalの最大値が得られ、銀
シース２の厚みが60μm 以上、 100μm 以下の範囲で最
大値の90％（1 ×104A/cm2）以上のλJcovalが得られて
いる。従来の銀シース２厚み30μm の場合のλJc
ovalは、0.2 ×104A/cm2であるので、従来の５倍以上の
値が得られることになる。すなわち、銀シース２の厚み
が60μm 以上、 100μm 以下の領域で、従来の５倍の磁
場を発生させることが可能である。したがって、本発明
では、銀シース部分の厚みを60μm 以上、 100μm 以下
に限定した。
コイル全体のサイズが等しければこの占積率λと図２に
示したJcovalとの積に比例する。その占積率λとJcoval
の積を銀シース２の厚みの関数としてプロットした結果
を図４に示す。図４に示すように、Bi-2212 銀シーステ
ープ線材３を１枚または２枚束ねた場合、共に銀シース
２の厚みが75μm の時にλJcovalの最大値が得られ、銀
シース２の厚みが60μm 以上、 100μm 以下の範囲で最
大値の90％（1 ×104A/cm2）以上のλJcovalが得られて
いる。従来の銀シース２厚み30μm の場合のλJc
ovalは、0.2 ×104A/cm2であるので、従来の５倍以上の
値が得られることになる。すなわち、銀シース２の厚み
が60μm 以上、 100μm 以下の領域で、従来の５倍の磁
場を発生させることが可能である。したがって、本発明
では、銀シース部分の厚みを60μm 以上、 100μm 以下
に限定した。
【００１６】銀シース中に分散した塩基性酸化物NiO 、
MgO 、MnO 、CaO 、Na2Oは銀粒界に析出し、銀粒界を通
じて酸化物液相が漏出するのを防ぐ。 1at％以下の微量
なNi、Mg、Mn、Ca、Naは、熱処理中に銀と固溶せず銀粒
界に析出する。酸素を含む雰囲気中で熱処理する過程で
これらの微量金属は酸化され塩基性酸化物を形成する。
このような塩基性酸化物はBi-2212 液相との反応性が低
いため、Bi-2212 液相と接触しても後のBi-2212 結晶化
の際に、超電導特性劣化をもたらすことが少ない。した
がって、上記のような金属元素を銀シースに添加するこ
とにより、図６に示すように、後の酸化過程で塩基性酸
化物粒子５が析出し、酸化物液相が銀シーステープ線材
３の外側に漏出するのを効果的に抑制する。
MgO 、MnO 、CaO 、Na2Oは銀粒界に析出し、銀粒界を通
じて酸化物液相が漏出するのを防ぐ。 1at％以下の微量
なNi、Mg、Mn、Ca、Naは、熱処理中に銀と固溶せず銀粒
界に析出する。酸素を含む雰囲気中で熱処理する過程で
これらの微量金属は酸化され塩基性酸化物を形成する。
このような塩基性酸化物はBi-2212 液相との反応性が低
いため、Bi-2212 液相と接触しても後のBi-2212 結晶化
の際に、超電導特性劣化をもたらすことが少ない。した
がって、上記のような金属元素を銀シースに添加するこ
とにより、図６に示すように、後の酸化過程で塩基性酸
化物粒子５が析出し、酸化物液相が銀シーステープ線材
３の外側に漏出するのを効果的に抑制する。
【００１７】また、図５に示すように、例えば、Niを銀
シースに添加した場合、 0.7at％以下の添加により最適
な銀シースの厚みの範囲が広がり、その際に得られる発
生磁場も純銀の時と比較して大きな値が得られている。
しかし、 0.7at％を超えて添加した場合は、発生磁場は
純銀の場合よりも低下する。これは、添加量が多くな
り、NiO 粒子の析出頻度が高まると酸化物液相との反応
が生じてJcovalが低下するためである。したがって、N
i、Mg、Mn、Ca、Naの金属元素の添加量は銀に対して 0.
7at％以下に限定する。また、図７に示すように、複数
層のBi-2212 超電導体１を含む銀シーステープ線材３の
場合にはλとJcovalが共に向上するため、発生磁場も大
きく向上する。
シースに添加した場合、 0.7at％以下の添加により最適
な銀シースの厚みの範囲が広がり、その際に得られる発
生磁場も純銀の時と比較して大きな値が得られている。
しかし、 0.7at％を超えて添加した場合は、発生磁場は
純銀の場合よりも低下する。これは、添加量が多くな
り、NiO 粒子の析出頻度が高まると酸化物液相との反応
が生じてJcovalが低下するためである。したがって、N
i、Mg、Mn、Ca、Naの金属元素の添加量は銀に対して 0.
7at％以下に限定する。また、図７に示すように、複数
層のBi-2212 超電導体１を含む銀シーステープ線材３の
場合にはλとJcovalが共に向上するため、発生磁場も大
きく向上する。
【００１８】
【実施例】以下に、本発明の実施例について説明する。
表１に示すサイズのBi-2212 超電導体と銀シースからな
る銀シーステープ線材を部分溶融した後、徐冷して超電
導体を結晶化させた。得られた銀シーステープ線材を図
８に示すサイズの超電導コイルに巻線し、温度4.2K、外
部磁場0Tにおける発生磁場を測定した。その結果を表１
に併記した。また、複数層のBi-2212 超電導体を含む銀
シーステープ線材についても、上記と同様にして発生磁
場を測定した。
表１に示すサイズのBi-2212 超電導体と銀シースからな
る銀シーステープ線材を部分溶融した後、徐冷して超電
導体を結晶化させた。得られた銀シーステープ線材を図
８に示すサイズの超電導コイルに巻線し、温度4.2K、外
部磁場0Tにおける発生磁場を測定した。その結果を表１
に併記した。また、複数層のBi-2212 超電導体を含む銀
シーステープ線材についても、上記と同様にして発生磁
場を測定した。
【００１９】表１に示すように、比較例のNo.1は銀シー
ス厚みが本発明の限定範囲よりも薄く、さらに銀シース
中にNi、Mg、Mn、Ca、Naのいずれも添加されていないた
め、図９に示すように、超電導体が銀シースの外部に漏
出し、発生磁場は0.8Tと小さい。
ス厚みが本発明の限定範囲よりも薄く、さらに銀シース
中にNi、Mg、Mn、Ca、Naのいずれも添加されていないた
め、図９に示すように、超電導体が銀シースの外部に漏
出し、発生磁場は0.8Tと小さい。
【００２０】本発明例のNo.2は銀シース厚みが75μm で
あるため、発生磁場は4.4Tである。No.3は銀シース厚み
は40μm と本発明の限定範囲よりも薄いが、銀シース中
にNiが 0.3at％添加されているため、発生磁場は5.6Tと
大きい。
あるため、発生磁場は4.4Tである。No.3は銀シース厚み
は40μm と本発明の限定範囲よりも薄いが、銀シース中
にNiが 0.3at％添加されているため、発生磁場は5.6Tと
大きい。
【００２１】No.4〜7 は、銀シース中にNi、Mg、Mn、C
a、Naのいずれかが添加されているため、銀シース厚み
が本発明の限定範囲よりも薄い場合でも、発生磁場は
4.0〜5.6Tの値を示している。
a、Naのいずれかが添加されているため、銀シース厚み
が本発明の限定範囲よりも薄い場合でも、発生磁場は
4.0〜5.6Tの値を示している。
【００２２】No.8は、複数層の超電導体を含む場合であ
るが、占積率と臨界電流密度が共に向上するため、発生
磁場は8.0Tと大きい。
るが、占積率と臨界電流密度が共に向上するため、発生
磁場は8.0Tと大きい。
【００２３】
【表１】
【００２４】
【発明の効果】以上述べたところから明らかなように、
本発明によればBi-2212 超電導銀シーステープ線材の外
部に酸化物液相が漏出することなく、従来の５倍以上の
高い臨界電流密度を有するBi-2212 超電導銀シーステー
プ線材を用いた超電導コイルが可能となり、その結果、
同一サイズの超電導コイルで従来の５倍以上の高い発生
磁場を得ることが可能となった。したがって、本発明の
超電導コイルは超電導応用技術に極めて有用である。
本発明によればBi-2212 超電導銀シーステープ線材の外
部に酸化物液相が漏出することなく、従来の５倍以上の
高い臨界電流密度を有するBi-2212 超電導銀シーステー
プ線材を用いた超電導コイルが可能となり、その結果、
同一サイズの超電導コイルで従来の５倍以上の高い発生
磁場を得ることが可能となった。したがって、本発明の
超電導コイルは超電導応用技術に極めて有用である。
【図１】温度4.2K、外部磁場0TにおけるBi-2212 銀シー
ステープ線材の臨界電流と銀シースの厚みとの関係を示
す図である。
ステープ線材の臨界電流と銀シースの厚みとの関係を示
す図である。
【図２】温度4.2K、外部磁場0TにおけるBi-2212 銀シー
ステープ線材全体に流れる臨界電流密度Jcovalと銀シー
スの厚みとの関係を示す図である。
ステープ線材全体に流れる臨界電流密度Jcovalと銀シー
スの厚みとの関係を示す図である。
【図３】パンケーキコイル型超電導コイルの占積率λ
（コイル全体積中に占める超電導線材の体積の割合）と
銀シースの厚みとの関係を示す図である。
（コイル全体積中に占める超電導線材の体積の割合）と
銀シースの厚みとの関係を示す図である。
【図４】占積率λと臨界電流密度Jcovalの積および発生
磁場(T) と銀シースの厚みとの関係を示す図である。
磁場(T) と銀シースの厚みとの関係を示す図である。
【図５】Niを銀シースに添加した場合の最適な銀シース
の厚みの範囲の広がりと、Ni添加量と臨界電流密度Jc
ovalおよび発生磁場(T) との関係を示す図である。
の厚みの範囲の広がりと、Ni添加量と臨界電流密度Jc
ovalおよび発生磁場(T) との関係を示す図である。
【図６】銀シース中に、塩基性酸化物粒子が析出したBi
-2212 銀シーステープ線材の断面図である。
-2212 銀シーステープ線材の断面図である。
【図７】複数層のBi-2212 超電導体を含む塩基性酸化物
粒子が析出した銀シーステープ線材の断面図である。
粒子が析出した銀シーステープ線材の断面図である。
【図８】実施例の超電導コイルの概略図である。
【図９】従来のBi-2212 銀シーステープ線材の断面図で
ある。
ある。
【符号の説明】 １…Bi-2212 超電導体、２…銀シース、３…Bi-2212 銀
シーステープ線材、４…絶縁材、５…塩基性酸化物粒
子、６…銀粒界。
シーステープ線材、４…絶縁材、５…塩基性酸化物粒
子、６…銀粒界。
Claims (2)
- 【請求項１】 テープ面に垂直な方向の銀シース部分の
厚みが60μm 以上、100μm 以下であるBi-2212 銀シー
ス超電導テープ線材を用いることを特徴とする超電導コ
イル。 - 【請求項２】 銀シース中に、塩基性酸化物NiO 、MgO
、MnO 、CaO 、Na2Oのうちの少なくとも１種類が添加
され、かつ添加量がNi、Mg、Mn、Ca、Naの金属元素で銀
に対して 0.7at％以下であることを特徴とする請求項１
記載の超電導コイル。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7048578A JPH08250325A (ja) | 1995-03-08 | 1995-03-08 | 超電導コイル |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7048578A JPH08250325A (ja) | 1995-03-08 | 1995-03-08 | 超電導コイル |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08250325A true JPH08250325A (ja) | 1996-09-27 |
Family
ID=12807290
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7048578A Withdrawn JPH08250325A (ja) | 1995-03-08 | 1995-03-08 | 超電導コイル |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH08250325A (ja) |
-
1995
- 1995-03-08 JP JP7048578A patent/JPH08250325A/ja not_active Withdrawn
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP3386942B2 (ja) | 酸化物超電導コイル及びその製造方法 | |
| JP2002373534A (ja) | 超電導線材とその作製方法及びそれを用いた超電導マグネット | |
| JP3521182B2 (ja) | 酸化物超電導線材及び超電導装置 | |
| US5849672A (en) | Oxide superconducting material, process for preparing the same and applications thereof | |
| US5504984A (en) | Methods of manufacturing Nb3 Al superconducting wire and coil | |
| JPH065414A (ja) | 超電導マグネット | |
| JP3577506B2 (ja) | Ｃｕ添加Ｎｂ３Ａｌ極細多芯超伝導線材とその製造方法 | |
| JP4033375B2 (ja) | ＭｇＢ２系超伝導体及びその製造方法 | |
| JPH0737443A (ja) | Ｂｉ系酸化物超電導線およびその製造方法 | |
| JP3218947B2 (ja) | 酸化物超電導線材の製造方法 | |
| EP0644601A2 (en) | Oxide superconductor and method of fabricating the same | |
| JP2651018B2 (ja) | 高磁場マグネット | |
| Slimani et al. | Fabrication technologies of superconducting cables and wires | |
| KR100392511B1 (ko) | 초전도 선재의 제조 방법 | |
| JPH08315655A (ja) | 超伝導線及びその製造方法 | |
| JPH0382105A (ja) | 酸化物超電導コイルの製造方法 | |
| JPH0982146A (ja) | 酸化物超電導線材及びその製造方法 | |
| Hitotsuyanagi et al. | The properties of surface diffusion processed V3Ga tape | |
| JPH04324209A (ja) | 酸化物超電導線およびその製造方法 | |
| JPH0982520A (ja) | 超電導コイル及びその製造方法 | |
| JP3928304B2 (ja) | 酸化物超電導線材の製造方法 | |
| JPH0982445A (ja) | 酸化物超電導線材の超電導接続方法 | |
| JP2006165342A (ja) | 超伝導コイルの製造方法 | |
| JP2001118444A (ja) | 酸化物超電導線材の製造方法及び酸化物超電導線材 | |
| JPH04296408A (ja) | 酸化物超電導線材及びその製造方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20020604 |