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Nb 3 Sn 超 伝 導 素 線 の Ic-B-T- 特 性 の 測 定 と 解 析 ⅡThe measurement and analysis on the Ic-B-T- characteristics of Nb 3 Sn superconducting wire Ⅱ古 河 電 気 工 業 株 式 会 社 片 山 功 多 , 杉 本 昌 弘 , 八 木 澤 進 , 坪 内 宏 和Kota KATAYAMA, Masahiro SUGIMOTO, Susumu YAGISAWA, Hirokazu TSUBOUCHIFurukawa Electric Co., ltd物 質 ・ 材 料 研 究 機 構 佐 藤 明 男 , 伊 藤 喜 久 男 , 木 吉 司Akio SATO, Kikuo ITO, Tsukawa KIYOSHINational Institute for Materials ScienceAbstract:We investigated the Ic-B-T- characteristics on Nb 3 Sn superconducting wire. The trial measurement was carried out byusing the Walters-Spring method in NIMS. We succeeded in avoiding temperature rise of the sample than previously. And weinvestigated that variation in longitudinal direction quality of superconducting wire.Keywords: Nb 3 Sn,Jc-B-T-E-mail: katayama.kota@furukawa.co.jp1. はじめにNb 3 Sn 超 伝 導 素 線 の 臨 界 電 流 (Ic)は、 磁 場 (B)、 温 度 (T)、歪 ()の 依 存 性 が 大 きく、それらを 総 合 的 に 把 握 するためには、Ic-B-T- 特 性 を 実 測 する 必 要 がある。 本 研 究 においては、 物 質 ・ 材 料 研 究 機 構 殿 保 有 の 歪 印 加 装 置(Walter-Spring)を 用 いて、Nb 3 Sn 素 線 の Ic-B-T- 特 性測 定 の 改 善 を 行 い、さらに 超 伝 導 線 の 長 手 方 向 の 性 能を 調 査 し、データ 解 析 を 行 った。2. 実 験 方 法Walter-Spring は 日 本 原 子 力 機 構 殿 によって 改 良 された 形 状 のものを 使 用 して 実 施 した。 [1] Nb 3 Sn 超 伝 導素 線 を Walter-Spring の 外 周 に 沿 って、 両 端 に 取 り 付 けた 銅 電 極 までハンダ 付 けした。 下 部 の 銅 電 極 を 外 側 のSUS パイプに 絶 縁 材 を 解 して 固 定 し、クライオスタット 外 部 のモータを 用 いて、 上 部 の 銅 電 極 と 連 結 された軸 棒 を 回 転 させることによって、 超 伝 導 素 線 の 長 手 軸方 向 に 歪 (-1.14%~+0.21%)を 印 加 した。 測 定 マンドレル 全 体 を VTI と 呼 ばれる 温 度 可 変 インサートデュワーに 収 めてヘリウム 供 給 流 量 を 加 減 するとともに、 上 下銅 電 極 と 超 伝 導 素 線 に 沿 って 設 けられたサンプルヒーターを 用 いて、 超 伝 導 線 の 温 度 調 節 (4.2K~7.5K)を 行った。18T マグネットを 使 用 し、11T~14T の 外 部 直 流磁 場 を 印 加 した。Walter-Spring の 中 央 部 に 電 圧 タップ(タップ 間 距 離 5cm)を 2 箇 所 ( 上 部 電 圧 タップ, 下 部電 圧 タップ)と 温 度 計 (4 端 子 法 )を 2 箇 所 設 け、I-V 曲 線と 温 度 を 測 定 した。 通 電 電 流 のスイープ 速 度 は2.7A/min とした。Ic は 0.1μV/cm の 電 界 定 義 で 決 定 した。 歪 ゲージは 超 伝 導 線 の 表 面 に 接 着 剤 で 固 定 し、アクティブダミー 法 により 軸 方 向 の 歪 を 測 定 した。 前 報 で報 告 した 通 電 時 における 温 度 上 昇 を 回 避 するために 測定 端 子 線 の 取 りまわしを 変 更 し、Walter-Spring の 中 に通 していた 線 を 外 部 に 通 すことにより Cooling-Powerの 向 上 を 図 った。 [2]3. 実 験 結 果 と 考 察3-1. 測 定 試 料ブロンズ 法 によって 製 造 した Nb 3 Sn 超 伝 導 線 を 測 定試 料 とした。Table 1 に 主 な 諸 元 を 示 す。Walter-Springを 用 いた 本 研 究 で 得 られた 測 定 値 の 妥 当 性 を 確 認 するために、14T、4.2K での Ic 測 定 を 社 内 の 装 置 を 用 いて実 施 した。 具 体 的 には、 熱 膨 張 率 が Nb 3 Sn 素 線 と 同 じΦ32 のチタン 合 金 (Ti6Al4V) 製 の V 溝 付 き 円 筒 のホルダーで 熱 処 理 を 施 したものをサンプルとした。 液 体 ヘリウム 中 にて 外 部 直 流 磁 場 14 T を 印 加 した 状 態 で、 圧縮 方 向 の 歪 が 素 線 に 印 加 される 方 向 に 通 電 し、0.1μV/m の 電 界 定 義 にて Ic を 決 定 した。NIMS の 測 定 開 始時 において、 冷 却 時 に 同 条 件 (14T , 4.2K)で 測 定 した 値は 163.3A であり 今 回 の 測 定 値 は 妥 当 であることが 確認 された。Table 1 Specifications of the Nb 3 Sn superconducting wireDiameter 0.83 mmTwist pitch 15 mmCu ratio 1Ic (@14T,4.2K) 165 A3-2. 測 定 結 果Fig.1 に、I-V 曲 線 の 測 定 例 ( 磁 場 14T、 温 度 5.6K、歪 -0.26%)を 示 す。 縦 軸 の 電 圧 は、10 5 倍 に 増 幅 した 値であるので、 電 圧 タップ 間 距 離 が 5cm であることを 考慮 すると、50mV の 電 圧 が 発 生 した 時 の 電 流 値 が、0.1μV/cm の Ic 定 義 値 に 相 当 する。 測 定 開 始 温 度 が 5.5Kであり、Ic 決 定 時 温 度 が 5.6K でありほとんど 温 度 上 昇していないことが 分 かる。2001501005014T 5.6K -0.26%Upper VoltageLower Voltage103.4A 108.0A040 60 80 100 120 140電 流 (A)Fig.1 Examples of I-V curve measurements(B=14T,T=5.6K,=-0.26%)- 51 -