線材研究開発部

　 超電導機器の実用化に対応した線材を目指して

研究目的

イットリウム系及び希土類系123次世代高温超電導線材は、銅線やビスマス系超電導線材では実現し得ない大電流通電や高磁場の発生が可能となるため、革新的機能を持った高温超電導機器の実現や、従来機器の小型・軽量・高効率化を図ることができるとともに、省エネルギー化を図ることができます。線材研究開発部では、イットリウム系超電導機器の実用化時期に必要となる長さや特性のみならず各種機器に適応した各種性能（磁場中特性、機械的強度等々）を実現するプロセスの開発を目指しています。

研究テーマ

磁場中高臨界電流（I_c）線材
低交流損失線材
高強度・高オーバーオール臨界電流密度（J_e）線材
低コスト・高速歩留向上技術
高性能・高速ＩＢＡＤ系基板作製プロセスの開発

IBAD(Ion Beam Assisted Deposition)法を基本に極薄MgO膜とCeO₂キャップ層（PLD法）の組合せで高速に結晶粒の２軸配向を得る技術を実現しました。更に、高速で高配向中間層を形成する技術の開発を進めています

高性能ＰＬＤ超電導線材作製プロセスの開発

PLD(Pulsed Laser Deposition)法による超電導層成膜手法において、マルチターン化・マルチプルーム化技術を開発し、材料収率と製造速度の向上を実現しました。プルーム内での膜成長技術などによる更なる高速化、高特性化により低コスト化等の開発を進めています。

低コストＴＦＡ－ＭＯＤ超電導線材作製プロセスの開発

低コストが期待できるMOD(Metal Orgnaic Deposition)法において、原料組成制御により高Ｉｃを実現するとともに、仮焼及び本焼プロセスのマルチターン化により高速製造技術を実現しました。塗布法開発による均一化や焼成炉大型化による更なる高速化等の開発を進めています

主な成果

PLD超電導層/IBAD-MgO系基板線材開発成果　（拡大図）

TFA-MOD超電導層/IBAD-MgO系基板線材開発成果（拡大図）

高速IBAD-MgO系基板線材開発成果（拡大図）

主な応用分野

超電導ケーブル、変圧器、ＳＭＥＳ限流器などの電力機器応用
産業用モータ、リニアモーターカーなどの輸送・産業応用
ＮＭＲ、ＭＲＩなどの分析、医療応用

主要論文

Y. Shiohara et al., "Overview of Materials and Power Applications of Coated Conductors Project," Jpn J. Appl. Phys. 51, 010007 (2012).
和泉輝郎他, "イットリウム系超電導電力機器技術開発プロジェクトにおける線材開発の現状," 低温工学, vol. 46, no. 6, pp. 350-357 (2011).
N. Sakai et al., "Delamination behavior of Gd123 coated conductor fabricated by PLD," Physica C 471, 1075 (2011).
S. Miyata et al., "Surface roughness of MgO thin film and its critical thickness for optimal biaxial texturing by ion-beam-assisted deposition," J. Appl. Phys. 109, 113922 (2011).
塩原融, "イットリウム系超電導電力機器の開発," 電気評論, vol. 95, no. 9, pp. 33-37 (2010).
K. Nakaoka et al., "Relationship between crystallization process and superconducting properties of YBCO films by TFA-MOD method using starting solution with various compositions," Physica C 470, 1242 (2010).
Y. Yamada et al., "Long IBAD-MgO and PLD coated conductor," Physica C 469, 1298 (2009).
T. Izumi et al., "Development of TFA-MOD Process for Coated Conductors in Japan," IEEE Trans. Appl. Supercond. 19, 3119 (2009).
M. Yoshizumi et al., "High production rate of IBAD-MgO buffered substrate," Physica C 469, 1361 (2009).
A. Ibi et al., "Development of long REBCO coated conductors with artificial pinning centers by using MPMT-PLD method," Physica C 468, 1514 (2008).
塩原　融他 ”Y系線材開発の現状と応用へ向けた展開” 日本金属学会誌第71巻、第11号(2007)　p993
Y. Yamada　et al. “GdBaCuO and YBaCuO Long Coated Conductors by IBAD-PLD” IEEE Transactions on Applied Superconductivity, 17　(2007) p3371　
T. Izumi et al. “Progress in Development of Advanced TFA-MOD Process for Coated Conductors” Physica-C, 463-465 (2007)p510