JPS62158302A - 超電導マグネツトの製造方法 - Google Patents
超電導マグネツトの製造方法Info
- Publication number
- JPS62158302A JPS62158302A JP29941285A JP29941285A JPS62158302A JP S62158302 A JPS62158302 A JP S62158302A JP 29941285 A JP29941285 A JP 29941285A JP 29941285 A JP29941285 A JP 29941285A JP S62158302 A JPS62158302 A JP S62158302A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- superconducting
- superconducting wire
- wire
- cooling
- superconducting magnet
- 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.)
- Granted
Links
Landscapes
- Particle Accelerators (AREA)
- Superconductors And Manufacturing Methods Therefor (AREA)
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。
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」
本発明は、核融合研究炉や高エネルギー物理学研究施設
等において利用される高性能の超電導マグネットを製造
する方法に関するものである。
等において利用される高性能の超電導マグネットを製造
する方法に関するものである。
「従来の技術」
従来、Ｎｂ１ＳｎやＶ３Ｇａ等の化合物超電導体を用い
た超電導線を巻き枠に巻回して構成される超電導マグネ
ットを製造する場合には、ＪＩＳ規定５ＵＳ３０４等の
高強度の非磁性材料から形成された巻き枠に、無機物質
（石英やマイカテープ、あるいはガラステープ等）を用
いて絶縁処理を施した超電導素線を巻回し、その後に、
化合物超電導体を生成させるための拡散熱処理（例えば
７５０℃に１００時間加熱する処理）を施して超電導マ
グネットを完成させていた。なお、超電導マグネットの
製造に当たり、巻き枠径が大きく、＠線時に巻線に生じ
る歪を０．５％程度以下に抑えることができる場合には
、超電導素線に拡散熱処理を施して超電導線を形成した
後に、この超電導線を巻き伜に巻回して超電導マグネッ
トを製造することらある。
た超電導線を巻き枠に巻回して構成される超電導マグネ
ットを製造する場合には、ＪＩＳ規定５ＵＳ３０４等の
高強度の非磁性材料から形成された巻き枠に、無機物質
（石英やマイカテープ、あるいはガラステープ等）を用
いて絶縁処理を施した超電導素線を巻回し、その後に、
化合物超電導体を生成させるための拡散熱処理（例えば
７５０℃に１００時間加熱する処理）を施して超電導マ
グネットを完成させていた。なお、超電導マグネットの
製造に当たり、巻き枠径が大きく、＠線時に巻線に生じ
る歪を０．５％程度以下に抑えることができる場合には
、超電導素線に拡散熱処理を施して超電導線を形成した
後に、この超電導線を巻き伜に巻回して超電導マグネッ
トを製造することらある。
ところで従来、前述のように製造された超電導マグネッ
トは、超電導線弔体の試料で得られろ臨界電流値よりも
低い電流値で常電導転位（以下、クエンチと称す）する
ことが知られている。そして更に、このクエンチを何回
か繰り返すことによリ、徐々にクエンチする際の電流値
が上昇し、超電導線単体の試料で得られる臨界電流値に
接近することも知られている。
トは、超電導線弔体の試料で得られろ臨界電流値よりも
低い電流値で常電導転位（以下、クエンチと称す）する
ことが知られている。そして更に、このクエンチを何回
か繰り返すことによリ、徐々にクエンチする際の電流値
が上昇し、超電導線単体の試料で得られる臨界電流値に
接近することも知られている。
これらの原因は、巻き枠に巻回された超電導線が、巻回
後に若干移動できる状態にあり、この状態で超電導マグ
ネットを極低温に冷却して通電した場合、超電導マグネ
ットが発生させる強大な電磁力によって超電導線自体が
わずかに移動し、この移動によって生じる磁束の乱れが
超電導体内でのフラッグスジャンプ現象を引き起こすた
めであり、前記クエンチを何回か繰り返すことによって
、巻き枠に巻回された超電導線が電磁力によって不安定
な位置から安定な位置に移動してそれ以上移動しなくな
り、磁束の乱れが減少して臨界電流値が上昇するものと
推定されている。なお、この臨界電流値の上昇現象はＮ
ｂＴｉ系等の合金系超電導線を用いた超電導マグネット
においても同様に生じるものである。
後に若干移動できる状態にあり、この状態で超電導マグ
ネットを極低温に冷却して通電した場合、超電導マグネ
ットが発生させる強大な電磁力によって超電導線自体が
わずかに移動し、この移動によって生じる磁束の乱れが
超電導体内でのフラッグスジャンプ現象を引き起こすた
めであり、前記クエンチを何回か繰り返すことによって
、巻き枠に巻回された超電導線が電磁力によって不安定
な位置から安定な位置に移動してそれ以上移動しなくな
り、磁束の乱れが減少して臨界電流値が上昇するものと
推定されている。なお、この臨界電流値の上昇現象はＮ
ｂＴｉ系等の合金系超電導線を用いた超電導マグネット
においても同様に生じるものである。
このため従来、巻き枠に巻回された超電導線の移動を阻
止する目的で、プレス等により巻き枠の径方向および軸
方向に外力を加えることによって超電導線を安定な位置
に移動させる方法や最終的にエボキノ樹脂で固化させる
方法が実施されている。
止する目的で、プレス等により巻き枠の径方向および軸
方向に外力を加えることによって超電導線を安定な位置
に移動させる方法や最終的にエボキノ樹脂で固化させる
方法が実施されている。
「発明が解決しようとする問題点」
ところが、巻き枠外方の全ての超電導線に均一にプレス
力を作用させることは困難であり、前記超電導線の移動
による臨界電流値の低下現象を十分には解消できない問
題がある。
力を作用させることは困難であり、前記超電導線の移動
による臨界電流値の低下現象を十分には解消できない問
題がある。
このため、従来、超電導マグネットの使用前には、完成
した超電導マグネットに通電操作を操り返し施して繰り
返しクエンチさせ、電磁力によって超電導線を安定な位
置に移動させる処理を行っていた。ところが、極低温に
おいて繰り返しクエンチを行うと、クエンチを生じさせ
る度に冷却用の液体ヘリウムを大量に蒸発させてしまう
ことになり、高価な浪費となっていた。
した超電導マグネットに通電操作を操り返し施して繰り
返しクエンチさせ、電磁力によって超電導線を安定な位
置に移動させる処理を行っていた。ところが、極低温に
おいて繰り返しクエンチを行うと、クエンチを生じさせ
る度に冷却用の液体ヘリウムを大量に蒸発させてしまう
ことになり、高価な浪費となっていた。
一方、本願発明者らは、拡散熱処理以前の超電導線に、
引張り力を付加した場合、超電導線の臨界電流値を向上
できることを既に知見し、第３１回低温工学研究発表会
（東京都港区芝公園の機械振興会館において、１９８４
年、５月７．８．９日にわたり開催された発表会）にお
いて発表している。
引張り力を付加した場合、超電導線の臨界電流値を向上
できることを既に知見し、第３１回低温工学研究発表会
（東京都港区芝公園の機械振興会館において、１９８４
年、５月７．８．９日にわたり開催された発表会）にお
いて発表している。
ここで第１図に、前記発表会において公表した臨界電流
と引張り力の関係を示すとともに、第２図に、室温にお
けるＮｂａＳｎ超電導線の応カー歪関係を、また、第１
表にＮｂ５Ｓｎ超電導線のヤング率を示す。
と引張り力の関係を示すとともに、第２図に、室温にお
けるＮｂａＳｎ超電導線の応カー歪関係を、また、第１
表にＮｂ５Ｓｎ超電導線のヤング率を示す。
更に、本願発明者らは、拡散熱処理後に超電導線に引張
り力を付加した場合、超電導線の臨界電流値を向上でき
ることを既に知見し、前述の第３１回低温工学発表会に
おいて発表し、その方法を特願昭５９−１８６８９２号
明細書において提案している。ここで第３図に、前記特
願昭５９−１８６８９２号明細書に記載した引張り力と
臨界電流値の関係を示す。更に、第４図に、室温と液体
窒素温度におけるＮｂ３Ｓｎ超電導線の応カー歪関係を
示す。
り力を付加した場合、超電導線の臨界電流値を向上でき
ることを既に知見し、前述の第３１回低温工学発表会に
おいて発表し、その方法を特願昭５９−１８６８９２号
明細書において提案している。ここで第３図に、前記特
願昭５９−１８６８９２号明細書に記載した引張り力と
臨界電流値の関係を示す。更に、第４図に、室温と液体
窒素温度におけるＮｂ３Ｓｎ超電導線の応カー歪関係を
示す。
また、本願発明者らは、特願昭５８−２０８７３１号明
細書において、超電導線を繰り返し引っ張ることにより
臨界電流値を向上させる方法について提案している。こ
こで第５図に、前記特願昭５８−２０８７３１号明細書
に示した関係であって、超電導線の破断強度の９５％に
相当する引張り力で引張り応力を加えた場合の引張り回
数（疲労回数）と臨界電流値との関係を示す。第５図よ
り明らかなように、引張り回数１０３回までは臨界電流
値は向上し、その後下降するが３ＸＩＯ’回程度まで臨
界電流値が向上している。
細書において、超電導線を繰り返し引っ張ることにより
臨界電流値を向上させる方法について提案している。こ
こで第５図に、前記特願昭５８−２０８７３１号明細書
に示した関係であって、超電導線の破断強度の９５％に
相当する引張り力で引張り応力を加えた場合の引張り回
数（疲労回数）と臨界電流値との関係を示す。第５図よ
り明らかなように、引張り回数１０３回までは臨界電流
値は向上し、その後下降するが３ＸＩＯ’回程度まで臨
界電流値が向上している。
そして、本願発明者らはこれらの研究により判明した現
象を実際の超電導マグネットの製造に応用すべく鋭意研
究を重ねるとともに、前述した液体ヘリウムの浪費によ
る従来の問題を解消すべく研究を重ねた結果本願発明に
至った。
象を実際の超電導マグネットの製造に応用すべく鋭意研
究を重ねるとともに、前述した液体ヘリウムの浪費によ
る従来の問題を解消すべく研究を重ねた結果本願発明に
至った。
「発明の目的」
本発明は、前記背景に基いてなされたもので、通電時の
電磁力の影響による特性劣化を来すことのない高性能の
超電導マグネットを製造できる方法を提供することを目
的とする。
電磁力の影響による特性劣化を来すことのない高性能の
超電導マグネットを製造できる方法を提供することを目
的とする。
「問題点を解決するための手段」
本発明は、前記問題点を解決するために、超電導線ある
いは超電導素線を巻き枠に巻回した後に極低温に冷却し
て室温に戻す処理を１回以上施すものである。
いは超電導素線を巻き枠に巻回した後に極低温に冷却し
て室温に戻す処理を１回以上施すものである。
本発明を更に詳細に説明するならば、超電導線を巻き枠
に巻回した後であって超電導マグネットの完成前に、巻
き枠とともに超電導線を液体窒素または液体ヘリウム等
の冷却液に浸漬してこれを極低温に冷却し、この後に冷
却液から取り出して室温に戻す処理を１回以上（好まし
くは多数回）行うものである。この冷却処理によって超
電導線はその全長に亙って巻き締まり、結果的に超電導
線に引張り力が作用して前述した発表内容に示すように
超電導特性が向上するとともに、超電導線全体が巻き枠
上で安定な位置に納まる。従って、前記冷却処理を施し
て完成した超電導マグネットに通電し、電磁力を作用さ
せた場合には、超電導線の移動が抑制されるようになっ
て、安定した超電導特性を得ることができる。このため
、前記手順によって完成した超電導マグネットは、その
運転電流を高く設定でき、クエンチ電流までのマージン
を大きくとれる特長がある。なお、超電導線は冷却処理
によってその全長に亙って均一に収縮して巻き締まるた
め、プレスを用いて行っていた従来の方法よりもはるか
に均一に超電導線を安定な位置に納めることができる。
に巻回した後であって超電導マグネットの完成前に、巻
き枠とともに超電導線を液体窒素または液体ヘリウム等
の冷却液に浸漬してこれを極低温に冷却し、この後に冷
却液から取り出して室温に戻す処理を１回以上（好まし
くは多数回）行うものである。この冷却処理によって超
電導線はその全長に亙って巻き締まり、結果的に超電導
線に引張り力が作用して前述した発表内容に示すように
超電導特性が向上するとともに、超電導線全体が巻き枠
上で安定な位置に納まる。従って、前記冷却処理を施し
て完成した超電導マグネットに通電し、電磁力を作用さ
せた場合には、超電導線の移動が抑制されるようになっ
て、安定した超電導特性を得ることができる。このため
、前記手順によって完成した超電導マグネットは、その
運転電流を高く設定でき、クエンチ電流までのマージン
を大きくとれる特長がある。なお、超電導線は冷却処理
によってその全長に亙って均一に収縮して巻き締まるた
め、プレスを用いて行っていた従来の方法よりもはるか
に均一に超電導線を安定な位置に納めることができる。
また、繰り返しクエンチさせて超電導線を安定化してい
た従来方法に比較した場合、本発明方法にあっては冷却
液を蒸発させることも無く、安価に実施できる効果があ
る。
た従来方法に比較した場合、本発明方法にあっては冷却
液を蒸発させることも無く、安価に実施できる効果があ
る。
なお、巻き枠に巻回する超電導線は、具体的には、安定
化銅の内部に超電導体を埋設して構成した従来公知のも
の、あるいは、外波内部の冷却媒体通路内に安定化母材
に囲まれた超電導線を設けてなる従来公知の強制冷却型
超電導線等である。
化銅の内部に超電導体を埋設して構成した従来公知のも
の、あるいは、外波内部の冷却媒体通路内に安定化母材
に囲まれた超電導線を設けてなる従来公知の強制冷却型
超電導線等である。
また、前記巻き枠は、極低温域において前記超電導線の
膨張率よりも小さい膨張率を有する金属材から構成され
るもので、具体的には、５ＵＳ３０４．５ＵＳ３０４Ｌ
、５ＵＳ３０４ＬＮ、５ＵＳ３１６．５ＵＳ３１６Ｌ、
５ＵＳ３１６ＬＮ等のオーステナイト系ステンレス鋼、
あるいは、高Ｍｎ鋼、インバーやエリンバ−等の低膨張
率鋼、更には、Ｔｉ材、Ｔｉ合金材等から構成するのが
好ましい。
膨張率よりも小さい膨張率を有する金属材から構成され
るもので、具体的には、５ＵＳ３０４．５ＵＳ３０４Ｌ
、５ＵＳ３０４ＬＮ、５ＵＳ３１６．５ＵＳ３１６Ｌ、
５ＵＳ３１６ＬＮ等のオーステナイト系ステンレス鋼、
あるいは、高Ｍｎ鋼、インバーやエリンバ−等の低膨張
率鋼、更には、Ｔｉ材、Ｔｉ合金材等から構成するのが
好ましい。
また、化合物超電導体を構成する元素を複合状態で含有
した超電導素線を巻き枠に巻回し、この後に、拡散熱処
理を施して製造する超電導マグネットの製造においては
、前記極低温に冷却して室温に戻す操作を拡散熱処理以
前に行っても良いし、拡散熱処理以後に行っても良い。
した超電導素線を巻き枠に巻回し、この後に、拡散熱処
理を施して製造する超電導マグネットの製造においては
、前記極低温に冷却して室温に戻す操作を拡散熱処理以
前に行っても良いし、拡散熱処理以後に行っても良い。
ところで、前記巻き締まりが生じるのは、後に示す第２
表の熱膨張割合から明らかなように、超電導線の大部分
を占める安定化銅の膨張率が、巻き枠を形成するステン
レス材やＴｉ材の膨張率よりも大きいことに起因してい
る。即ち、極低温に冷却することによって巻き枠よりも
超電導線がより大きく収縮するためである。
表の熱膨張割合から明らかなように、超電導線の大部分
を占める安定化銅の膨張率が、巻き枠を形成するステン
レス材やＴｉ材の膨張率よりも大きいことに起因してい
る。即ち、極低温に冷却することによって巻き枠よりも
超電導線がより大きく収縮するためである。
第２表
（Ｈａｎｄｂｏｏｋ ｏｎ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ ｆｏ
ｒ ５ｕｐｅｒｃｏｎｄｕｃｔｉｖｅ−ｒｙ Ｍａｃｈ
ｉｎｅｒｙ ｂｙ Ｎａｔｉｎａｌ Ｂｕｒｅａｕ ｏ
ｒ ５ｔａｎｄａｒｄより）（第２表においては、４に
、ｌＯＫ、５０に、Ｉ ＯＯＫの各温度における各材料
の長さと２７３Ｋにおける各材料の長さを比較して求め
た各材料の各温度における膨張割合を示しである。）と
ころで、各種超電導マグネットの中でもパルス出力用の
超電導マグネットの場合は、全体の膨張率が超電導線用
高抵抗材として用いるキュプロニッケルの膨張率に近似
することになる。ここで、第３表に７０Ｃｕ−３ＯＮｉ
合金の膨張率を示す。
ｒ ５ｕｐｅｒｃｏｎｄｕｃｔｉｖｅ−ｒｙ Ｍａｃｈ
ｉｎｅｒｙ ｂｙ Ｎａｔｉｎａｌ Ｂｕｒｅａｕ ｏ
ｒ ５ｔａｎｄａｒｄより）（第２表においては、４に
、ｌＯＫ、５０に、Ｉ ＯＯＫの各温度における各材料
の長さと２７３Ｋにおける各材料の長さを比較して求め
た各材料の各温度における膨張割合を示しである。）と
ころで、各種超電導マグネットの中でもパルス出力用の
超電導マグネットの場合は、全体の膨張率が超電導線用
高抵抗材として用いるキュプロニッケルの膨張率に近似
することになる。ここで、第３表に７０Ｃｕ−３ＯＮｉ
合金の膨張率を示す。
第２表と第３表を比較して明らかなように、パルス出力
用の超電導線においては、その膨張率がＴｉの膨張率よ
りも上回っているために、Ｔｉ材からなる巻き枠を用い
る場合に本発明方法を適用するならば、引張り力による
臨界電流値の向上効果と、巻き締まりの効果を得られる
ことが明らかである。
用の超電導線においては、その膨張率がＴｉの膨張率よ
りも上回っているために、Ｔｉ材からなる巻き枠を用い
る場合に本発明方法を適用するならば、引張り力による
臨界電流値の向上効果と、巻き締まりの効果を得られる
ことが明らかである。
「作用 」
極低温に冷却することによって、巻き枠より膨張率の大
きい超電導線が巻き枠より大きく収縮して巻き締まり、
超電導線に引張り力が作用して臨界電流値が向上すると
ともに、超電導線が巻き枠上で安定した位置に納まる。
きい超電導線が巻き枠より大きく収縮して巻き締まり、
超電導線に引張り力が作用して臨界電流値が向上すると
ともに、超電導線が巻き枠上で安定した位置に納まる。
「実施例１ 」
Ｓガラステープを外周に巻回して絶縁被覆した直径１．
４１のＮｂ５Ｓｎ系超電導素線を５ＵＳ３０４からなる
巻き枠に巻回して外径１５０ ｌｌ１ｍ、内径５０ｍｍ
、高さ１５０ｍ５のコイルを有する超電導マグネットを
構成した。次に、液体窒素を用いて超電導マグネットを
室温から液体窒素温１度（７７Ｋ）に冷却し、その後に
液体窒素から取り出し、室温に戻す操作を繰り返し１０
回行った。この冷却処理と室温に戻す処理によって、超
電導線には引張り力が作用して繰り返し巻き締まる。そ
して、この後に７５０℃に１００時間加熱する拡散熱処
理を施してＮ ｂａ Ｓ ｎ系超電導素線中にＮｂ３Ｓ
ｎ超電導化合物を生成させて超電導素線を超電導線とす
る。
４１のＮｂ５Ｓｎ系超電導素線を５ＵＳ３０４からなる
巻き枠に巻回して外径１５０ ｌｌ１ｍ、内径５０ｍｍ
、高さ１５０ｍ５のコイルを有する超電導マグネットを
構成した。次に、液体窒素を用いて超電導マグネットを
室温から液体窒素温１度（７７Ｋ）に冷却し、その後に
液体窒素から取り出し、室温に戻す操作を繰り返し１０
回行った。この冷却処理と室温に戻す処理によって、超
電導線には引張り力が作用して繰り返し巻き締まる。そ
して、この後に７５０℃に１００時間加熱する拡散熱処
理を施してＮ ｂａ Ｓ ｎ系超電導素線中にＮｂ３Ｓ
ｎ超電導化合物を生成させて超電導素線を超電導線とす
る。
この後に、巻き枠の最外周に５ＵＳ３０４からなるテー
プを巻き付けて補強し、最終完成品の超電導マグネット
を得た。また比較のために、前記手順の内、液体窒素で
冷却し室温に戻す処理のみを省略し、他は前記手順に基
いて製造した超電導マグネットを用意した。
プを巻き付けて補強し、最終完成品の超電導マグネット
を得た。また比較のために、前記手順の内、液体窒素で
冷却し室温に戻す処理のみを省略し、他は前記手順に基
いて製造した超電導マグネットを用意した。
前記両方の超電導マグネットを液体ヘリウムに浸漬し、
通電して励磁する実験を行った。ここで、前記液体窒素
による冷却処理を施して製造した超電導マグネットにあ
っては、直径１．４ｍｍのＮｂ３Ｓｎ超電導線の臨界電
流値８００Ａの約８７％に相当する７００Ａにおいても
クエンチすることなく通電可能であり、バックアップ磁
界４Ｔを得て最大磁場１０Ｔを得ることができた。一方
、液体窒素による冷却処理を施していない超電導マグネ
ットにあっては、１回目は４５０Ａでクエンチし、この
クエンチの後に通電を停止して再び通電する操作を行っ
たところ２回目は５２０Ａ、３回目は５８０Ａでクエン
チした。
通電して励磁する実験を行った。ここで、前記液体窒素
による冷却処理を施して製造した超電導マグネットにあ
っては、直径１．４ｍｍのＮｂ３Ｓｎ超電導線の臨界電
流値８００Ａの約８７％に相当する７００Ａにおいても
クエンチすることなく通電可能であり、バックアップ磁
界４Ｔを得て最大磁場１０Ｔを得ることができた。一方
、液体窒素による冷却処理を施していない超電導マグネ
ットにあっては、１回目は４５０Ａでクエンチし、この
クエンチの後に通電を停止して再び通電する操作を行っ
たところ２回目は５２０Ａ、３回目は５８０Ａでクエン
チした。
以上の結果から、超電導マグネットをその完成前に極低
温に冷却する操作は、超電導特性の向上に大きな効果を
奏することを実証できた。なお、超電導マグネットの製
造時の冷却処理には、液体窒素の代わりに液体ヘリウム
を用いても良い。
温に冷却する操作は、超電導特性の向上に大きな効果を
奏することを実証できた。なお、超電導マグネットの製
造時の冷却処理には、液体窒素の代わりに液体ヘリウム
を用いても良い。
ところで、本実施例においては、拡散熱処理前に、冷却
操作と室温に戻す操作を施して超電導線を巻き締め、結
果的に超電導線に引張り力を付加している。このように
拡散熱処理前に超電導線に引張り力を付加した場合に、
どの程度の臨界電流値の向上を得られるかについては、
前述した低温工学研究発表会における発表内容から推定
することができる。
操作と室温に戻す操作を施して超電導線を巻き締め、結
果的に超電導線に引張り力を付加している。このように
拡散熱処理前に超電導線に引張り力を付加した場合に、
どの程度の臨界電流値の向上を得られるかについては、
前述した低温工学研究発表会における発表内容から推定
することができる。
即ち、本実施例において、Ｎｂ５Ｓｎ超電導線の膨張率
を安定化銅に近似するものとし、安定化鋼の膨張率と巻
き枠の膨張率の差異を第２表に示す如く約０．０３％生
じるものとするとともに、この膨張率の差異と第２図に
示す応カー歪関係と第１表に示すヤング率とを比較して
超電導線に生じる応力を換算するとＩ Ｏ＝ １５ ｋ
ｇｆ／ ＋＋ｍ″と略同値になり、（引張り応力／破断
応力）の値はθ′、３〜０．５に相当することになる。
を安定化銅に近似するものとし、安定化鋼の膨張率と巻
き枠の膨張率の差異を第２表に示す如く約０．０３％生
じるものとするとともに、この膨張率の差異と第２図に
示す応カー歪関係と第１表に示すヤング率とを比較して
超電導線に生じる応力を換算するとＩ Ｏ＝ １５ ｋ
ｇｆ／ ＋＋ｍ″と略同値になり、（引張り応力／破断
応力）の値はθ′、３〜０．５に相当することになる。
したがってこの数値を第１図に当てはめた場合に数％程
度の臨界電流値が向上することが明らかになり、臨界電
流値を向上できる効果が得られるのである。
度の臨界電流値が向上することが明らかになり、臨界電
流値を向上できる効果が得られるのである。
「実施例２」
直径１．４ｍｍのＮｂａＳｎ系超電導素線を９本成形撚
線化した撚線の外周にＳガラステープを巻回して絶縁処
理を施し、Ｔｉ製の巻き枠に巻回して外径３００ ｍｍ
、内径８０＋ｕｎ、高さ２５０ｍｍのコイルとして超電
導マグネットを形成した。この後に、８００℃に５０時
間加熱する拡散熱処理を施して超電導素線を超電導線と
した。更に、この超電導マグネットを液体窒素に浸漬す
るとともに取り出して室温に戻す処理を１００回繰り返
し行い、最外周に５ＵＳ３０４からなるテープを巻き付
けて補強し、最終完成品の超電導マグネットを得た。
線化した撚線の外周にＳガラステープを巻回して絶縁処
理を施し、Ｔｉ製の巻き枠に巻回して外径３００ ｍｍ
、内径８０＋ｕｎ、高さ２５０ｍｍのコイルとして超電
導マグネットを形成した。この後に、８００℃に５０時
間加熱する拡散熱処理を施して超電導素線を超電導線と
した。更に、この超電導マグネットを液体窒素に浸漬す
るとともに取り出して室温に戻す処理を１００回繰り返
し行い、最外周に５ＵＳ３０４からなるテープを巻き付
けて補強し、最終完成品の超電導マグネットを得た。
また比較のために、前記手順の内、液体窒素で冷却し室
温に戻す処理のみを省略し、他は前記手順に基いて製造
した超電導マグネットを用意した。
温に戻す処理のみを省略し、他は前記手順に基いて製造
した超電導マグネットを用意した。
前記両方の超電導マグネットを液体ヘリウムに浸漬し、
通電して励磁した。
通電して励磁した。
ここで、前記液体窒素による冷却処理を施して製造した
超電導マグネットにあっては、前記直径１．４ｍｍの超
電導線の臨界電流値８００Ａから算出される撚線の臨界
電流値の８３％に相当する６ＫＡの電流を流したが、ク
エンチすることなく外部のバックアップ磁場４Ｔを得、
最大磁場１１Ｔを得ることができた。また、液体窒素に
よる冷却処理を施していない超電導マグネットにあって
は、１回目は４ＫＡでクエンチし、この後に通電を停止
して再びクエンチするまで通電する操作を繰り返し行っ
てみたところ、クエンチ電流を５ＫＡまで引き上げるた
めに合計５回のクエンチを行う必要があった。
超電導マグネットにあっては、前記直径１．４ｍｍの超
電導線の臨界電流値８００Ａから算出される撚線の臨界
電流値の８３％に相当する６ＫＡの電流を流したが、ク
エンチすることなく外部のバックアップ磁場４Ｔを得、
最大磁場１１Ｔを得ることができた。また、液体窒素に
よる冷却処理を施していない超電導マグネットにあって
は、１回目は４ＫＡでクエンチし、この後に通電を停止
して再びクエンチするまで通電する操作を繰り返し行っ
てみたところ、クエンチ電流を５ＫＡまで引き上げるた
めに合計５回のクエンチを行う必要があった。
ところで、本実施例においては、拡散熱処理後に、冷却
操作と室温に戻す操作を施して超電導線を巻き締め、結
果的に超電導線に引張り力を付加している。このように
拡散熱処理後に超電導線に引張り力を付加した場合に、
どの程度の臨界電流値の向上を得られるかについては、
前述した低温工学研究発表会における発表内容から推定
することができる。
操作と室温に戻す操作を施して超電導線を巻き締め、結
果的に超電導線に引張り力を付加している。このように
拡散熱処理後に超電導線に引張り力を付加した場合に、
どの程度の臨界電流値の向上を得られるかについては、
前述した低温工学研究発表会における発表内容から推定
することができる。
本実施例において、安定化銅の膨張率とＴｉ製の巻き枠
の膨張率の差異は、第２表と第３表から明らかなように
約０．１５％生じるとするとともに、この膨張率の差異
と第４図に示す関係と第１表に示すヤング率とを比較し
て超電導線に生じる応力を換算するとｌ Ｏｋｇｆ／
１１１１１１”と略同値になり、（引張り応力／破断応
力）の値は０．３に相当する。したがってこの数値を第
３図に当てはめた場合に臨界電流値がｌθ％程度向上す
ることが明らかになり、臨界電流値が向上する効果が得
られるのである。
の膨張率の差異は、第２表と第３表から明らかなように
約０．１５％生じるとするとともに、この膨張率の差異
と第４図に示す関係と第１表に示すヤング率とを比較し
て超電導線に生じる応力を換算するとｌ Ｏｋｇｆ／
１１１１１１”と略同値になり、（引張り応力／破断応
力）の値は０．３に相当する。したがってこの数値を第
３図に当てはめた場合に臨界電流値がｌθ％程度向上す
ることが明らかになり、臨界電流値が向上する効果が得
られるのである。
なお、第５図に示す関係から、超電導線に付加する引張
り回数は、１０４回程度までその効果を示すことが明ら
かであるために、本実施例における冷却処理と室温に戻
す処理は実用に見合う範囲で多数回繰り返し行う方が好
ましい。
り回数は、１０４回程度までその効果を示すことが明ら
かであるために、本実施例における冷却処理と室温に戻
す処理は実用に見合う範囲で多数回繰り返し行う方が好
ましい。
「発明の効果」
以上説明したように本発明は、巻き枠に巻回された超電
導線あるいは超電導素線を極低温に冷却して室温に戻す
操作を１回以上行うものであり、極低温に冷却すること
によって超電導線あるいは超電導素線を巻き枠よりも大
きく収縮させ、超電導線あるいは超電導素線を巻き締め
、この巻き締めによって超電導線に引張り力を作用させ
ろとともに、超電導線あるいは超電導素線を安定な位置
に移動させるものであるため、引張り力の作用によって
臨界電流値を向上させるとともに、超電導線への通電時
に電磁力が作用した場合に、超電導線の移動を抑制する
ことができ、通電時に従来生じていた超電導線の移動に
伴う磁束の乱れを防止できる超電導マグネットを得るこ
とができる。したがって、従来、通電時に生じていた超
電導特性の低下現象は、本発明方法によって製造された
超電導マグネットにおいては生じることがなく、優秀な
超電導特性を発揮する超電導マグネットを製造できるよ
うになる。即ち本発明によれば、運転電流の高い、クエ
ンチ電流までのマージンを大きく取りうる超電導マグネ
ットを製造するととができる効果がある。
導線あるいは超電導素線を極低温に冷却して室温に戻す
操作を１回以上行うものであり、極低温に冷却すること
によって超電導線あるいは超電導素線を巻き枠よりも大
きく収縮させ、超電導線あるいは超電導素線を巻き締め
、この巻き締めによって超電導線に引張り力を作用させ
ろとともに、超電導線あるいは超電導素線を安定な位置
に移動させるものであるため、引張り力の作用によって
臨界電流値を向上させるとともに、超電導線への通電時
に電磁力が作用した場合に、超電導線の移動を抑制する
ことができ、通電時に従来生じていた超電導線の移動に
伴う磁束の乱れを防止できる超電導マグネットを得るこ
とができる。したがって、従来、通電時に生じていた超
電導特性の低下現象は、本発明方法によって製造された
超電導マグネットにおいては生じることがなく、優秀な
超電導特性を発揮する超電導マグネットを製造できるよ
うになる。即ち本発明によれば、運転電流の高い、クエ
ンチ電流までのマージンを大きく取りうる超電導マグネ
ットを製造するととができる効果がある。
第１図は拡散熱処理前のＮｂ、Ｓｎ系超電導素線に引張
り応力を負荷した場合の臨界電流値を示す線図、第２図
は拡散熱処理前のＮ ｂａ Ｓ ｎ超電導素線における
応力と歪の関係を示す線図、第３図は拡散熱処理後のＮ
ｂａＳｎ超電導線に引張り応力を負荷した場合の臨界電
流値を示す線図、第４図は拡散熱処理後のＮｂ３Ｓｎ超
電導線における応力と歪の関係を示す線図、第５図はＮ
ｂ３Ｓ ｎ超電導線に操り返し引張り力を負荷した場
合の臨界電流値を示す線図である。 第１図 り１係良≠Ｏｎ力 第２図 ０ ２ ４ ６ Ｂ
１０第３図 イ１引θた刀／る良斯庇力 第４図
り応力を負荷した場合の臨界電流値を示す線図、第２図
は拡散熱処理前のＮ ｂａ Ｓ ｎ超電導素線における
応力と歪の関係を示す線図、第３図は拡散熱処理後のＮ
ｂａＳｎ超電導線に引張り応力を負荷した場合の臨界電
流値を示す線図、第４図は拡散熱処理後のＮｂ３Ｓｎ超
電導線における応力と歪の関係を示す線図、第５図はＮ
ｂ３Ｓ ｎ超電導線に操り返し引張り力を負荷した場
合の臨界電流値を示す線図である。 第１図 り１係良≠Ｏｎ力 第２図 ０ ２ ４ ６ Ｂ
１０第３図 イ１引θた刀／る良斯庇力 第４図
Claims (1)
- 極低温域において超電導線より膨張率の小さな材料か
らなる巻き枠が用いられてなる超電導マグネットの製造
にあたり、前記巻き枠に超電導線あるいは超電導素線を
巻回した後であって超電導マグネットの完成前に、巻き
枠に巻回された超電導線あるいは超電導素線を巻き枠と
ともに極低温に冷却して室温に戻す操作を１回以上施す
ことを特徴とする超電導マグネットの製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60299412A JPH0666184B2 (ja) | 1985-12-28 | 1985-12-28 | 超電導マグネツトの製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60299412A JPH0666184B2 (ja) | 1985-12-28 | 1985-12-28 | 超電導マグネツトの製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS62158302A true JPS62158302A (ja) | 1987-07-14 |
| JPH0666184B2 JPH0666184B2 (ja) | 1994-08-24 |
Family
ID=17872223
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60299412A Expired - Lifetime JPH0666184B2 (ja) | 1985-12-28 | 1985-12-28 | 超電導マグネツトの製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0666184B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006253592A (ja) * | 2005-03-14 | 2006-09-21 | Sumitomo Heavy Ind Ltd | 超電導コイル及びその製造方法 |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS50125698A (ja) * | 1974-03-20 | 1975-10-02 | ||
| JPS60101811A (ja) * | 1983-11-07 | 1985-06-05 | 工業技術院長 | Νｂ↓３Ｓｎ系超電導線の臨界電流値の向上方法 |
-
1985
- 1985-12-28 JP JP60299412A patent/JPH0666184B2/ja not_active Expired - Lifetime
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS50125698A (ja) * | 1974-03-20 | 1975-10-02 | ||
| JPS60101811A (ja) * | 1983-11-07 | 1985-06-05 | 工業技術院長 | Νｂ↓３Ｓｎ系超電導線の臨界電流値の向上方法 |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006253592A (ja) * | 2005-03-14 | 2006-09-21 | Sumitomo Heavy Ind Ltd | 超電導コイル及びその製造方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0666184B2 (ja) | 1994-08-24 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US20140096997A1 (en) | Semi-finished wire for a Nb3Sn superconducting wire | |
| US3836404A (en) | Method of fabricating composite superconductive electrical conductors | |
| JP6182577B2 (ja) | 化合物系超電導線材の製造方法および化合物系超電導ケーブルの製造方法 | |
| US4367102A (en) | Method for the manufacture of a superconductor containing an intermetallic compounds | |
| US5504984A (en) | Methods of manufacturing Nb3 Al superconducting wire and coil | |
| JP3240323B2 (ja) | 補強材と安定化材とを兼ねた超伝導磁石の製造方法 | |
| JPH0666184B2 (ja) | 超電導マグネツトの製造方法 | |
| US3953922A (en) | Method of eliminating the training effect in superconducting coils by post-wind preload | |
| US4324842A (en) | Superconducting wire with improved strain characteristics | |
| Schmidt et al. | A cure against ‘training’of superconducting magnets | |
| JPH0570888B2 (ja) | ||
| Hishinuma et al. | Study of RHQT-processed Nb3Al multifilamentary rectangular tape strand to be applied to a fusion magnet | |
| Nijhuis et al. | Compressive pre-strain in Nb/sub 3/Sn strand by steel tube and effect on the critical current measured on standard ITER barrel | |
| JP2004063128A (ja) | 歪み依存性を示す化合物系超電導線及び歪み依存性を示す化合物系超電導線を用いた超電導マグネット | |
| Ceresara et al. | Practical Nb 3 Al wires: Experimental behaviour of small scale solenoids | |
| Takeuchi et al. | Design and Loading Test Results of 21 T@ 4.2 K Magnet Using RHQT ${\rm Nb} _ {3}{\rm Al} $ Insert Coils | |
| US4343867A (en) | Superconducting wire with improved strain characteristics | |
| US6120617A (en) | Method for manufacturing a magnetic pulse generator | |
| Berriaud et al. | Conductor R&D for the Iseult/INUMAC whole body 11.7 T MRI magnet | |
| US4468646A (en) | Superconducting magnet device | |
| JP2003045247A (ja) | 超電導線材 | |
| JP2002075727A (ja) | 超電導コイル、その製造方法及びそれに用いる超電導導体 | |
| JPH0247802B2 (ja) | ||
| JPS63164115A (ja) | Ｎｂ↓３Ｓｎ化合物超電導線 | |
| JPS6221244B2 (ja) |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| EXPY | Cancellation because of completion of term |