JPS6034762B2 - 多芯超電導ケ−ブル - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は優れた安定性を有する多芯超電導ケーブルに関
するものである。

従来安定化超電導ケーブルは主として高純度Ｃ叫ｑにＮ
ｂＴｊなどの超電導金属が多数埋込れたものが使用され
ている。

又化合物系超電導線には一部高純度ｌｎが安定化材とし
て使用されている。而してこれら超電導線において電流
のバランス効果と冷却面積として単位体積当りの安定化
金属との接触面積については超電導フィラメントが太く
なる程冷却効率が低下するため不安定になる。従って超
電導フィラメントは数山ぐ〜数１０仏めの如く極細化に
すると共に極低温において高導電性金属と密着せしめて
いるものである。然しながら超電導フィラメントの極細
化に加工するためには、製造上及び加工性に優れた超電
導材を選定しなければならないが、通常略５０山０以下
に加工す場合に極細化するに伴いフィラメントの断線が
多くなる傾向にある。

又、超電導特性に優れた超電導材は加工性に劣る傾向に
あるための高度の特性を有する極細多芯超電導ケーブル
をうろことに比較的困難であった。更に安定化金属と超
電導材との多芯化工程において、これら両者の強度にお
いて差がないことが必要であり、例えばＮｂＴｉ合金と
高純度Ｃｕとの複合加工は行うことができるが、ＮｂＴ
ｉ合金と高純度ＡＩとの複合加工を行うことは困難であ
った。

従ってＡＩはＣｕｌこ比して軽量であり且つ磁気抵抗飽
和、残留抵抗比等に優れているにかかはらず安定化金属
として適用し難いものであった。本発明はかかる欠点を
改善せんとして鋭意研究を行った結果、安定性に優れた
超電導ケーブルを得たものである。

即ち本発明は超電導物質管の内部に高純度ＡＩ棒を設け
た複合フィラメントの所望本数を、Ｃｕ管又はＣｕ合金
の管内に埋込んだ超電導素線の多数本を高純度Ｃｕ管内
に樫込んだことを特徴とする多芯超電導ケーブルであり
、超電導フィラメントの冷却及び電流のバイパス効果が
上昇し、安定化効率が向上する。従って従来の安定化ケ
ーブルに比して安定化金属量を減少せしめることができ
る。又安定化特性に優れているため超電導物質管の蓬状
を極細化する必要はなく、従来ケーブルにおける超電導
フィラメントより５０％太径のものを使用しても、同等
の安定化性能を保持することができうるため、超電導物
質と高純度山とによる複合フィラメントをうる場合及び
Ｃｕ管又はＣｕ合金管１内に複合フィラメントを埋込む
等における複合加工時において、フィラメント径の極細
化に伴う断線のトラブルを発生しないものである。又、
安定化金属として優れているＮと超電導物質との複合化
は、遅延性に優れ且つ軟質なＡＩを超電導物質の内部に
設けたことにより複合伸線加工が可能となり、ＡＩ安定
化極細多芯超電導ケーブルをうろことができたものであ
る。

又本発明はＮｂ或はＮｂ合金の両側もしくは外側にＣｕ
−Ｓｎ合金を被覆した管状体の超電導物質の内部に高純
度Ｎを設けた複合フィラメントの所望本数を、高純度Ｃ
ｕ管内に挿着して超電導素線とするものである。

即ちＡＩが高磁場に通した特性を有することからＶ３０
ａ或はＮｂぶｎ等の化合物ケーブルを構成する元素のＶ
或はＮｂの個々の超電導物質の内部に高純度ＡＩを設け
ることによりＭ安定化化合物ケーブルをうるものである
。このように本発明は超電導物質管の内部に高純度山を
設けて複合フィラメントを構成するため、、該フィラメ
ントの外側に配置する安定化材は加工高純度Ｃｕを設け
るものであるが、その構成比については内部（山）＞外
部（Ｃｕ）とするものである。この場合外部安定化材の
Ｃｕは超電導物質とＡＩとの複合フィラメントを分割す
ることを目的とするものであるから、このＣｕ量を少量
にすることにより著しく軽量化することが出来ると共に
電磁場に適した安定化ケーブルをうるものである。更に
本発明は高導電性安定化金属と超電導物質との界面又は
上記両者による複合フィラメント相互の界面に、その両
者の融点以下の温度において反応し難い物質を介在せし
めることにより安定化材とするＡＩの残留抵抗比の高い
超電導ケーフルをうるものである。

次に本発明の実施例について説明する。

実施例 １ 第１図に示す如く外径９９０、内径９０．２◇の高純度
Ｃｕ管１内に外径９００、内径５８０のＮｂ−５０Ｔｉ
管２を挿入し、更にその内部に５７．７５０の高純度Ａ
Ｉ棒３（純度９９．９９９％）を挿入した３層複合体を
、４５０００において３００に押出した。

次にこの押出材を第２図に示す如く伸線加工を行って３
◇とした後、連続的にＣｕを電解し、Ｃｕの厚みを０．
１９蚊から０．０６側におとした。この薄状Ｃｕの３層
素線を整直切断したところ、常電導材（Ｃｕ十ＡＩ）／
ＮｂＴｉは１．１８であった。この素線を更に外径９９
０、内径９００の高純度Ｃｕ管内に９４０本挿入した後
、冷間において圧縮し一体化し、前記と同様４００ｏｏ
において３００に押出した。この押出材を伸線加工過程
において外層のＣｕを一部皮むきし更に伸線加工及びツ
イスト加工を行ってＣｕを電解して２．７肋ぐとし、次
いで伸線して１側めとし、３７ｙｏｘ４班ｒ熱処理して
本発明多芯超電導ケーブルを得た。比較例 １ 外径９９０、内径６５．３の高純度Ｃｕ管内に６５０の
ＮｂＴｉを挿入したものを上記実施例と同様にして常電
導材（Ｃｕ）／ＮｂＴｉを１．１８とする素線とし、こ
の素線を上記実施例と同機に伸線加工を行って従来の超
電導ケーブルを得た。

而して本発明超電導ケーブルと従来の超電導ケーブルに
ついて超電導特性（ｌｃ）を測定した結果は共に５０Ｋ
Ｇにおいて５１０Ａであったが、両者のケーブル２００
肌を内径地肋少のソレノィドに巻いたコイルについて、
その特性（ｌｃ）を測定した結果、本発明超電導ケーブ
ルは短尺試料の９０％を達成しトレーニングが認められ
なかったが、従来超電導ケーブルはトレーニングを示し
、最高の電流値は短尺試料の７５％であった。

更にこれら両者の巻線を硝酸を溶解して超電導フィラメ
ントの断線状態について検査したところ、本発明超電導
ケーブルの巻線のフィラメント径は２７仏？に対し従来
超電導ケーブルの巻線のフィラメント径は１９〃めであ
った。

又このフィラメントの断線についても本発明超電導ケー
ブルは皆無であったが、従来超電導ケーブルはｌｍにつ
き１２％あった。実施例 ２ 外径９９０、内径８４．５０のＣｕ−１仇の％Ｓｎ合金
管内に外径８４０、内径７６．６０のＮｂ管を挿入し、
更にＮｂ管の内側に７６０の高純度ＡＩ榛（純度９９．
９９９％）を挿入した複合体を冷間において圧縮して一
体化した後、４００００において３００に押出した。

次いで伸線加工を行って３側めとした後、整直切断して
素線を得た。この秦線７２０本を外径９９で、内径９０
０のＣｕ−１肌ｔ％Ｓｎ合金管内に挿入圧縮して４００
ｏｏにおいて３０中に押出した。更に０．１４０に伸線
して１０側のピッチにッィストした後０．１２０に伸線
した。この伸線６本と中心に設けた０．１２０のＷ線と
を撚線し、６２０００において２０皿ｒ熱処理してＮｂ
とＣｕ−Ｓｎ合金とを反応せしめてＮ広Ｓｎを形成し、
その外側に高純度ｌｎを鍍金し、更にその外側をポリビ
ニルブチラールにて絶縁して本発明多芯超電導ケーブル
を得た。而して本発明多芯超電導ケーブル２８０仇ｈを
使用しＢｏｒｅ内径２５柳？の超電導マグネットを作り
、コイルテストを行った結果６１ｋＧを発生し、電流値
は６０Ａであったが、コイルのクェンチによる焼切れる
ことはなかった。

実施例 ３ 第３図に示す如く５１．９６ぐの高純度ＡＩ棒３′（純
度９９．９９９％）の外側に外径５５．０７？、内径５
２．９６◇のＮｂ管４、外径６９．９７０、内径５５．
６４でのＣｕ−１仇れ％Ｓｎ合金管５、外径７６．５２
０、内径７０．４２０のＮげ管４′、外径８７．８７０
、内径７６．９５０のＣｕ−１肌ｔ％Ｓｎ合金管５′、
外径８９．７５０、内径８８．２３◇のＮｂ管４″及び
外径９９◇、内径９０◇の高純度鋼管１′を夫々設けた
多重構造の複合体を冷間において圧縮した後、４００ｑ
０において３０Ｊに押出した。

次いで伸線して３０とし、この伸線を２．８３０まで連
続的に電解して表層のＣｕを一部除去したこの線村を整
直切断したもの８１０本を９９４〜９００の高純度鋼管
内に挿入し、圧縮後３００‘こ押出した。この線材を伸
線加工して０．２２めとし次いで５柳のピッチでツイス
ト加工を行い伸糠して０．２中とした。この線村２３本
を厚み０．３５肋×中２３肌の成形撚線（撚りピッチ３
５肋）とし、引続いて真空中において６２０℃ｘ２００
ｂｒの熱処理を行い、更にその表面に陽極酸化処理を行
ってＣ均○の絶縁被覆を形成せしめて本発明多芯超電導
ケーブルを得た。而して本発明多芯超電導ケーブルのｌ
ｃを測定したところ、１００ｋＧで４５０Ａであったが
、ｌｃ以上の電流で安定化材への分流のため電流の増大
と共に抵抗が発生し、ついに５２０Ａで超電導が完全に
破れた。

このことにより本発明多芯超電導ケーブルは本質的に安
定化されていると共に高純度ＡＩによってクラィオスタ
ティックにも安定化されていることがわかり、中型、大
型マグネット用の巻線として好適である。

以上詳述した如く、本発明多芯超電導ケーブルによれば
安定性に優れしかも軽量であり、超電導巻線として極め
て有用である等顕著な効果を有する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明超電導ケーブルにおいて、合金系超電導
物質管の内側に高純度Ｎ、外側に高純度Ｃｕを夫々設け
た複合体の断面図、第２図は第１図の複合体を伸線加工
して得た素線の断面図、第３図は化合物超電導物質管の
内側に高純度Ｎ、外側に高純度Ｃｕを夫々設けた複合体
の断面図である。 １，１′……高純度Ｃｕ管、２・・・・・・ＮｂＴｉ管
、３，３′・・・・・・高純度ＡＩ棒、４，４′，４″
…・・・Ｎｂ管、５，５「・・・・・・Ｃｕ−１肌ｔ％
Ｓｎ管。 第１図第２図 第３図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 超電導物質管の内部に高純度Ａｌ棒を設けた複合フ
   イラメントの所望本数を、Ｃｕ管又はＣｕ合金内に埋込
   んだ超電導素線の多数本をＣｕ管又はＣｕ合金内に埋込
   んだことを特徴とする多芯超電導ケーブル。 ２ Ｎｂ或はＮｂ合金の両側もしくは外側にＣｕ−Ｓｎ
   合金を被覆した超電導物質管の内部に高純度Ａｌ棒を設
   けた複合フイラメントの所望本数を、高純度Ｃｕ管内に
   挿着した超電導素線からなる特許請求の範囲第１項記載
   の多芯超電導ケーブル。 ３ 高純度Ａｌ棒と超電導物質管との界面又はこれら両
   者による複合フイラメント相互の界面に、その両者の融
   点以下の温度において反応し難い物質を介在せしめた特
   許請求の範囲第１項及び第２項記載の多芯超電導ケーブ
   ル。 ４ 超電導物質管内部のＡｌと外部のＣｕ又はＣｕ合金
   の単位体積比としてＡｌ＞Ｃｕ又はＣｕ合金とする特許
   請求の範囲第１項乃至第３項記載の多芯超電導ケーブル
   。