ビスマス系超電導線

　米国や欧州での相次ぐ大停電、中国や日本での電力不足などを契機として、改めて高温超電導に注目が集まっています。

　 当社は、1986年より高温超電導体の研究を開始し、特にビスマス系超電導線材を実用化の有力候補と考え、線材化と応用製品開発に取り組んできました。当社は、これまで培ってきた材料技術とシステム技術で、新しい扉を開く超電導技術をこれからもリードしてゆきます。

ビスマス系超電導線材

ビスマス系超電導線材の断面 (銅の100倍以上の電流を電気抵抗ゼロで送れます。)

　ビスマス系超電導材料は、日本発の技術です。当社は、この材料を世界で初めて長尺線材化し、既にグローバルスタンダードとなっています。ビスマス系超電導材料とは、Bi(ビスマス)-Sr(ストロンチウム)-Ca(カルシウム)-Cu(銅)-O(酸素)で構成されるもので、特にBi、Sr、Ca、Cuの組成比が2:2:2:3となる2223相は臨界温度が110Kと高く、発見直後から最も実用化に近い材料として注目されてきました。

　当社では銀とビスマス系高温超電導材料を複合加工する固相法を中心に開発を進めてきましたが、このたび、革新的なプロセス開発(Controlled Over Pressure:CT-OP)により、ビスマス系高温超電導線材の飛躍的な品質向上と生産性の大幅な向上を同時に達成しました。

　今回、開発･量産化に成功したCT-OPプロセスによるビスマス系高温超電導線材には次の特長があります。

CT-OPプロセスの特長

　これまでにも高温超電導線材の臨界電流を向上させる微細組織の改善は世界中で進められてきましたが、ビスマス系超電導体は、多元素からなるため、目的とする超電導体の合成が難しいこと、焼結法により製造するため緻密な組織が得難いなどの制約があり、線材化に際しても長尺化、機械的強度、工業的歩留りなど実際に工業化してゆくには様々な課題がありました。

今回開発に成功した新プロセスは、線材製作プロセスのうち超電導特性を決定する最後の重要工程である熱処理工程を、従来の枠を超えて、温度･圧力･雰囲気をトータルに制御し、ビスマス系超電導材料の密度を従来の85%から100%へと向上させると共に、微量の酸素濃度も制御することで、工業化に必要な課題を一気に解決したものです。

　なお、今回の臨界電流向上等の成果は、国際超電導産業技術研究センター(ISTEC)を通じて新エネルギー･産業技術総合開発機構(NEDO)から委託された高機能超電導材料技術開発の一環として実施した研究において、本プロセスを活用することにより得られたものです。

CT-OP法で製作された超電導線は、異相が小さく、少ない上、空隙もない、密度が100％の超電導組織を有しています。

空隙がないため、液体窒素が浸透せず、温度上昇時にガス化してバルーニング（膨れ）が生じることはありません。

n値 と Jc-B特性もCT-OP法により改善されます。

低抵抗接続が可能 ～20nΩ/50mm (77K, 0T)

ラミネートしていない線材では低抵抗が実現できます。

低電界まで高いn値を維持していますので、永久電流運転に最適です。