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HTS テープ 線 材 の 磁 場 遮 蔽Shielding of magnetic fields by HTS tape conductors物 質 ・ 材 料 研 究 機 構 松 本 真 治 、 内 田 公 、 木 吉 司MATSUMOTO Shinji, UCHIDA Akira, KIYOSHI TsukasaNational Institute for Materials ScienceAbstract:The shielding of magnetic fields by HTS tape conductors has been discussed for practical uses of coils. Secondgeneration high temperature superconductors (2G-HTS) with a highly oriented superconducting layer are expected to showthe large shielding of magnetic fields. The shielding of magnetic fields by ReBCO tape conductors was measured at 4.2 K inthe applied magnetic field by a 12-T conduction cooled superconducting magnet at the Tsukuba Magnet Laboratory. Theshielding of magnetic fields was measured using the hall sensor installed between bundles stacked with ReBCO tapeconductors. The bundles were cooled down to 4.2 K before applying magnetic fields. The magnetic field was applied up to 11T and reduced to 0 T. The magnetic field between bundles was measured continuously in four cycles of the applied magneticfield. The direction of the applied magnetic field was perpendicular to the tape. The shielding of magnetic fields wasmeasured by changing the number of tapes of bundles. For the case of fifteen tapes, the applied magnetic field almost neverpenetrated below 1.5 T, and the magnetic field shielding was observed even in the applied magnetic field of 11 T. The trappedmagnetic field of 2 T by a quasi bulk magnet consisting of 60 Zr:ReBCO tape conductors was observed.Keywords: second generation high temperature superconductor (2G-HTS), shielding of magnetic fieldsE-mail: matsumoto.shinji@nims.go.jp1. はじめに第 2 世 代 高 温 超 伝 導 線 材 (2G-HTS)とよばれる Re系 テープ 線 材 によるコイル 開 発 は、 実 用 を 目 的 としたものになりつつある。HTS テープ 線 材 を 使 ってコイルを 設 計 ・ 製 作 する 場 合 、 線 材 による 磁 場 遮 蔽 効 果 や 線材 を 貫 く 磁 束 の 時 間 変 化 を 考 慮 する 必 要 性 が 指 摘 されてきた。これまでに、 第 1 世 代 高 温 超 伝 導 線 材 である Bi 系 線 材 において、 磁 場 遮 蔽 効 果 や 線 材 を 貫 く 磁 束の 時 間 変 化 についての 多 くの 報 告 がなされてきた。 今後 、 応 用 範 囲 が 飛 躍 的 にひろがると 予 想 される Re 系テープ 線 材 の 場 合 、 極 めて 高 い 配 向 性 を 持 つ 超 伝 導 層が 存 在 するため、 磁 場 遮 蔽 効 果 はより 大 きくなると 考えられている。ReBCO テープ 線 材 を 積 層 させ、 磁 場 の遮 蔽 効 果 について 測 定 した。また、ReBCO 線 材 は、 超伝 導 コイル 用 材 料 として 有 望 であるだけでなく、 擬 バルク 磁 石 への 転 用 も 期 待 できる[1,2]。Zr をドープしたZr:ReBCO テープ 線 材 を 積 層 させ 束 ねて 製 作 した、 擬バルク 磁 石 への 着 磁 を 試 みた。2. 実 験 方 法TABLE I に 示 す 諸 元 の ReBCO テープ 線 材 を、30 mmの 長 さの 短 冊 状 にして 積 層 させた。 磁 場 遮 蔽 効 果 は、Fig. 1 に 示 すようにホール 素 子 (F.W.BELL-BHT921)の 上 下 ( 外 部 磁 場 中 心 軸 に 対 し)を、 同 じ 枚 数 を 積 層させた ReBCO テープ 線 材 で 挟 み 込 み 磁 場 (B hall )を 測定 した。 本 研 究 においては、テープ 線 材 の 枚 数 (N)は、 片 側 の 積 層 枚 数 で 表 記 する。 外 部 磁 場 (B ex )は、物 質 ・ 材 料 研 究 機 構 強 磁 場 共 用 ステーションにおいて、TABLE I Properties of ReBCO tape conductorParameterValueConductorSuperPower / ReBCO 2G-HTS TapeSurround Copper Stabilizer (SCS) 12050Width12.0 mmThickness0.091 mmIc (@1μV/cm)259×(1±0.01) ANhall sensor30 mmReBCOB exFig. 1 Magnetic field shielding was measured using a hallsensor installed between bundles stacked with ReBCOtape conductors. N is the number of stacked ReBCO tapeconductors.冷 凍 機 冷 却 型 超 伝 導 マグネット(JASTEC-12T/100mm)を 用 いてテープ 線 材 の 幅 広 面 に 垂 直 方 向 に 印 加 した。テープ 線 材 は、 実 際 のコイルを 想 定 して、 線 材 間 をカプトン R フィルムで 絶 縁 し 積 層 した。また、 擬 バルク超 伝 導 体 に、 磁 場 中 冷 却 法 により 捕 捉 させた 磁 場 は、その 表 面 位 置 でホール 素 子 により 測 定 した。3. 実 験 結 果 と 考 察ReBCO テープ 線 材 を、15 枚 積 層 した 場 合 の 外 部 磁場 1 サイクル(0 T → 11 T → 0 T)での 測 定 結 果 を Fig.2 に 示 す。- 73 -