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CuNi母材を有する交流用超電導線材の持つ不安定性に関する研究を行った。線材径、断面構成の異なる線材を10種類ほど用意し、まず常電導伝播特性について、実験と有限要素法を用いた解析を繰り返し行った。これより、母材にCuNiを含む線材における常電導伝播速度は、線材径や母材比、フィラメント位置に関係なく通電電流の1次関数で表すことが可能であることが明らかになった。また、母材に銅が含まれる線材(NbTi/Cu/CuNi)では最小伝播電流がゼロにならないことが明らかになった。つぎに、急激な電流変化に対するクエンチ電流低下現象に関し、初期通電電流を変化させて実験を行い、原因解明の検討に役立てた。これより、初期通電電流が小さい時程クエンチ電流の低下が大きくなることが明らかになった。この初期通電電流依存性より、撚線化された交流用超電導ケーブルの高速常電導伝播現象が、繰り返し生ずる転流時の電流変化率とクエンチ電流の低下現象との関係に依存しているということを確認することができた。また、これらの結果より、急激な電流変化に対するクエンチ電流低下現象を支配する線材内部での熱および電流拡散のメカニズム解明の指針が得られた。そしてこれをシミュレートする計算機コードの開発を行い、実験結果をほぼ再現することができた。超電導巻線の冷却特定性を含めた過渡安定性に関する検討も行った。その結果最も安定性マージンの大きな線材構成(銅比)を探ることができた。この結果は、線材設計に役立つものと考える。本研究の成果を踏まえ、実際の交流応用機器(ここではリニア誘導機を予定)における超電導巻線の不安定性に関する研究を行っていく予定である。この際、巻線が経験する磁界について高い精度での解析が必要であり、そのための三次元電磁界解析手法の開発を行った。銅巻線を用いたリニア誘導機のモデルを実際に製作し、開発した電磁界解析手法の妥当性の確認を終えている。

【研究分担者】
小貫天	早稲田大学	理工学部	教授	(Kakenデータベース)