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SUPERCONDUCTIVITY COMMUNICATIONS, Vol.19, No4, August, 2010

＜会議報告＞

《 Applied Superconductivity Conference (ASC2010) 於、ワシントン (2010/8/1～6) 》

　【アナログ関連】

　ここでは ASC2010 でのエレクトロニクス・アナログ関連 ( 主に SQUID 関連 ) について報告する。 SQUID 関連では、全体として ULF-NMR/MRI および生体応用に関する報告が多くあり、 8 月 3 日の ULF-NMR/MRI and Bio Applications I セッションでは、 ULF-NMR/MRI 関連で世界をリードする Los Alamos National Lab. の報告があり、 7ch の二次微分型 L T c -SQUID を用いた ULR-NMR/MRI の応用として① MEG と MRI の同時計測、②セキュリティ検査に用いる MagViz ( 空港での液体・爆発物の検査デモ実施 ) 、③お酒などの品質検査 ( T 1 、 T 2 による種類特定 ) などが行われている。静磁場 94 m T と従来型 3 T での MRI の比較も行われており、 S / N ではまだ従来の高磁場イメージングに及ばない ( 現在誤差 3 mm 程度 ) 。これは分極磁場により磁気シールドルーム壁に発生する渦電流の影響や、分極磁場の強度不足が原因であり、これらの解決に加えて、さらなる高感度な SQUID による精度向上が必要である。また、同様に世界をリードする U.C. Berkeley のグループでは、超低磁場では Tumor( 腫瘍 ) と健常組織の T 1 の差が大きくなることから、低磁場 MRI における T 1 コントラストイメージにより腫瘍診断の可能性を提示した。この他、台湾グループが SQUID-NMR/MRI とバイオ関連で積極的に研究を展開しており、同様に T 1 に着眼し、ラットに肝臓がんを引き起こし、健康なラットとガンが発症したラットの T 1 の分布変化を調べることによりガン診断が行える可能性を示した。 T 1 を変化させる磁性流体の使用もいっている。 NMR/MRI 信号の測定センサに誘導コイルや HTS コイルを使用することも提案されていた。いずれにせよ、従来の装置と磁気シールドルームを使用しているため、シールドルーム壁に発生する過渡的な渦電流の影響の排除、分極磁場の強化とそれに伴う冷却装置の導入、 SQUID の低ノイズ化が共通した課題として挙げられていた。
　同日の ULF-NMR/MRI and Bio Applications II セッションでは、 SQUID の生体応用関連として、日立の積氏が二次元 L T c -SQUID グラジオメータを用いて磁気シールドルーム外で fetalMCG 計測や MEG 計測に成功しており、聴覚刺激による AEF 計測では N100m の遅れを認知症患者の MEG から計測できていた。これまでに従来のシールドルーム内での計測と同等に近い S / N が得られており、診断での応用が期待される。 SQUID のその他の生体応用としては、ヒューストン大学のグループによる HTS-SQUID をベースにして手動型誘導コイルをセンサに用いたリンパ節の位置検出システムの報告があり、乳がんのがん細胞が最初に移動するリンパ節に蓄積された磁気微粒子 (Fe 3 O 4 ) を、主導型誘導コイルで位置検出し、センサからの磁束トランスと結合した HTS-SQUID で読み出すシステムを開発している。すでに 50 人以上の乳がん患者に対してトライアルを行っている。体表から 5~10 cm ほどの深さまで検出可能で、病院での環境ノイズや人体の温度に影響されないようセンサに工夫を施している。この他、九大の円福教授や台湾師範大の H. Horng 教授らによる HTS-SQUID と磁気微粒子を用いた免疫診断技術に関する報告があった。前者はターゲットとなる病原菌や抗原に対して、結合した磁気マーカーと結合していないマーカーを分離することなく、結合磁気マーカーを検出する液中検出を行っている。マーカーを磁化する際、強い磁場を印加しているとマーカー同士が結合してしまうという問題があったため、磁化磁場を二段階に分け、この問題を解決している。後者は、アルツハイマーをターゲットとしており、 AC 磁場中でターゲットと結合した磁気マーカーの回転が妨げられることによって生じる磁化率 c の変化から結合マーカーを検出する手法を用いており、複数の検出コイルと SQUID を磁束トランスのチャンネルを切り替えながら結合させることで検出効率を向上させていた。この他、台湾グループは共同研究を行っている MagQu 社が展示ブースにて SQUID-NMR 装置のデモを行っており、実用化のための研究が精力的に行われていることがうかがえた。
　 8 月 4 日の SQUIDS Fabrication and Characterization I セッションでは、サブミクロンサイズのクロスタイプのジョセフソン接合を用いた SQUID (IPHT Jena) や、ナノスケールの SQUID (CSIRO 、 U.C. Berkeley) に関する報告があった。ナノ SQUID については、少しずつ安定した作製技術開発が進展しており、磁性微粒子のスピンの検出などへの応用が期待される。この他、 SQUID BootStrap Circuit (SBC) と呼ばれる、変調型 FLL 回路や DOIT 方式と異なる、二つのコイルを結合させた SQUID 出力読み出し回路が提案・試験されていた ( 上海大学とユーリッヒ研究所などの共同研究 ) 。従来の SQUID に対して、ひとつのコイルは磁束をポジティブフィードバックさせて電圧磁束曲線の傾きを増大させて d V / d f を増加させ、もうひとつのコイルではネガティブフィードバックによりノイズをキャンセルする。この 2 つのコイルと SQUID との相互インダクタンスとシャント抵抗をパラメータとして調整することにより、 FLL 回路使用時よりも優れた磁場感度がほとんどの場合において得られている。発振器や位相検波回路などが不要で、回路構成が簡単なため、第三の SQUID 読み出し回路として実用化が期待される。
　この他、 8 月 4 日と 6 日のポスターセッションでは、前述の ULF-NMR/MRI や Fabrication and Characterization に加え、 SQUID-NDE( 非破壊検査 ) の報告もあり、豊橋技科大のグループから HTS-dc-SQUID グラジオメータおよび HTS-rf-SQUID を用いた混入異物検査装置開発に関する報告があり、前者では 2ch の SQUID と水平帯磁による磁性を有する工業製品 ( リチウム二次電池など ) の検出を試みており、さらなる多チャンネル化による実用化に期待が寄せられていた。後者では顕微鏡型クライオスタットを導入した 1 mm 程度でのリフトオフで検査が可能な rf-SQUID の開発・導入が行われていた。 ULF-NMR/MRI 関連では豊橋技科大や金沢工業大学も装置開発を行っており、同分野への関心の高さがうかがわれた。 Fabrication 関連では、 ISTEC/SRL のグループが GdBCO 超伝導線材を用いた従来にない長いベースラインを有する HTS-SQUID グラジオメータの開発を行っており、実用化されてきた超伝導線材の応用により新しい SQUID 応用 ( 地中のより深部にある鉱物資源の探索など ) の可能性が新たに提示されていた。 ( 豊橋技科大　廿日出　好 )

【 デジタル関連 】

　ディジタル回路応用の分野では、日米欧による単一磁束量子 (SFQ) 回路に関するものが多数を占めていたのは相変わらずであったが、今回特筆すべき点として「 Power Efficient Digital Logic 」セッションが新設されたことがあった。これは、 SFQ 回路の消費電力が半導体回路に比べて圧倒的に小さいとはいえ、冷凍機を含めたシステム全体の消費電力で比較すると十分優位とは言えないことや、 SFQ 回路の応用分野として期待されている各種超伝導センサーアレーと組み合わせるためには、より消費電力の削減が求められることなどが背景にある。
　水曜午前に開かれたこのセッションでは、 2 件の招待講演を含み、計 6 件の口頭発表があった。 HYPRES 社の Mukhanov 氏は、これまでに提案されてきた低消費電力回路技術を分かりやすくまとめ、特に新しい回路技術として ERSFQ と eSFQ を紹介した。これらは、ジョセフソン素子の追加を必要とするが、従来の SFQ 回路と同様に直流電源で動作し、同等の高速性を有することを特長としている。 ERSFQ に関しては、その後同社の Kirichenko 氏からより詳しい報告があり、論理ゲートの 23 GHz でのテスト結果や、ビットエラーレートが SFQ 回路と同程度に十分低いことが確認できたとの発表があった。 Northrop Grumman 社からは、前回の ASC で提案があった RQL の進捗に関する報告があった。 RQL は交流電源で駆動されるが、 SFQ に比べ圧倒的に少ない素子数で回路を実現できる。今回発表のあった 8bit 加算器では、 SFQ で実現すると 5000 素子規模になるが、 RQL では 700 素子で実現できるという。発表では、試作した論理ゲートやシフトレジスタの高速動作テストの結果が報告され、 22 nm の CMOS 回路より 300 倍優れたエネルギ効率が確認できたほか、交流電源駆動に関する検討も行い、 100 万素子程度までは問題ないということであった。後日のポスター発表では、 RQL によるディジタル回路設計のための、タイミング特性とその記述に関する発表もあり、 RQL の論理ゲートではタイミングエラーの自己補正特性があることが興味深かった。 Ilmenau 大学からは、電源ラインの抵抗をインダクタに置き換えることによる低消費電力回路技術に関する発表があった。このアイディアは以前、横浜国立大学から提案されたものであるが、より詳細な解析結果などが報告された。以上の発表は、現状で SFQ 回路の消費電力の大部分を占める、静的消費電力の削減に関するものであるが、残り 2 件はジョセフソン接合がスイッチする際に本質的に消費される、動的エネルギの削減に関する発表であった。ニューヨーク州立大学は、以前提案した nSQUID に関する研究の進捗を報告し、新しい回路構成などの発表を行った。横浜国立大学からは、磁束量子パラメトロン (QFP) の回路パラメータを最適化し、断熱的に動作させることで動的消費電力を削減する新たな回路を提案し、基本回路の動作実証の結果を報告した。本セッションは参加者も多く、活発な議論が行われ、低消費電力回路技術への関心の高さを覗わせた。
　大規模 SFQ 回路に関する発表では、例年と同様に高性能計算機やアナログ・ディジタル変換器 (ADC) への応用に関するものが中心であった。名古屋大学と横浜国立大学からは、日本で進行中の、スーパーコンピュータの基盤技術開発プロジェクトの成果として、多数の口頭発表があった。超電導工学研究所が開発している次世代ニオブ集積回路作製プロセスを用いて試作した加算器の 100 GHz 動作 ( 名大 ) 、浮動小数点加算器・乗算器 ( 横国大 ) 、スイッチ回路 ( 名大 ) の実証のほか、大規模化で問題となるクロック信号のタイミング揺らぎ ( ジッター ) に対する新たな解決策の提案と要素回路実証 ( 名大 ) など。このほか日本の研究グループからは、高速フーリエ変換回路の要素回路実証 ( 横国大 ) や高速乗算器の設計 ( 東北大 ) 、 SFQ up/down カウンタを用いたディジタル DROS ( 埼玉大 ) などの発表があった。一方、米国からはカリフォルニア大学バークレー校と横浜国立大学から、 CMOS メモリと SFQ 回路を組み合わせたハイブリッドメモリに関する進捗が数件発表されたほか、ニューヨーク州立大学からは、新しい wave-pipeline アーキテクチャによるマイクロプロセッサの設計に関する発表があった。マイクロプロセッサに含まれる 8bit ALU は HYPRES 社の試作ラインで試作も進められており、設計の詳細に関する発表もあった。このプロセッサは以前日本で実証されたようなシリアル方式ではなく、パラレルのデータを扱うため極めて回路規模が大きく、挑戦的なものであるが、今後の動向に注目したい。また、新しい回路構成法の提案として、横浜国立大学から動的に機能を変えられる論理ゲートの提案と実証が報告された。
　 ADC に関する発表では、 HYPRES 社から数件の発表があり、 ADC チップと、スイッチ・データ変換部をマルチチップモジュール (MCM) でつないだマルチバンド受信器などの成果が披露された。これは、さまざまなタイプの ADC チップが、統一された規格でモジュール設計されており、それらを自由に組み合わせることで様々な帯域をカバーできるよう工夫されている。このほか、超電導研究所からはフラッシュ型の ADC に関する進捗発表があった。相補型 QOS を用い、エラー補正回路を搭載した 4bit ADC を冷凍機と統合し、 20 GHz の高速動作が確認された。また、名古屋大学からは、 MgB 2 を用いた中性子線検出器などの検出器アレイへの応用として、イベント駆動型 ADC のプロトタイプや、読み出し回路の実験結果が報告された。
　そのほかのディジタル回路応用に関する話題としては、 SFQ 回路の基本構成であるコンパレータの特性に関する発表が幾つかあり、 Ilmenau 大学からは、遅延特性とコンパレータの精度に関する詳細な議論があった。また、 SFQ 回路の応用上重要と考えられる、光とのインターフェースに関する技術も進んでいた。情報通信研究機構からは、 Si 基板上の SFQ 回路と InP 基板上の 1550 nm 帯金属 / 半導体 / 金属光検出器 (MSM-PD) をフリップチップボンディングにより接続した、入力インターフェースを試作し、 0.75 mW の光パルス入力による SFQ パルス生成を実現したことが報告された。 ( 名古屋大学　田中　雅光）

【 2G 線材コイル応用】

　Large scale は全体の約 40% に当たる約 570 件の報告と多く、 Cable 、 SFCL などの電力応用関連、モータ関連、加速器、 NMR などセッション数が多いが、 2G 線材応用として比較的小規模な 2G(Y 系 ) 線材を用いたコイル開発、安定性評価関連の発表について、筆者の聴講したものから抜粋して報告する。
　京都大学の D. Sekibuchi らからは車載用全超電導モータの基礎特性に関する報告があった。 Stator に YBCO 線材 ( I c = 38~45 A @77 K, s.f.) を使用して 3 相 4 極のレーストラックコイル ( 最小曲げ径 29 mm 、 10 ターン (5 ターン× 2)) を試作し、過去に試作済みの Rotor(Bi 線材 ) と組み合わせて全超電導モータとして 300 rpm の動作確認に成功したことが示された。引き続き、詳細評価を行っていく予定とのことである。
　マサチューセッツ工科大の S. Hahn らからは 1980 年代半ばに提案されたという NI(non-insulation) コイルに関する安定性評価結果の報告があった。 Bi 系のパンケーキコイルの安定性評価の報告と共に REBCO (4 mm 幅、 I c = 85 A(77 K, s.f.)) 線材を使用して NI タイプのシングルパンケーキコイル ( 内径 60 mm 、 30 ターン ) を試作し、線材ショートサンプルと NI タイプのシングルパンケーキコイルの通電特性の挙動を比較した。短尺線材では I c の 1.3 倍で burn out したが、 NI タイプのシングルパンケーキコイルではコイル I c (54 A) の 2.3 倍の 125 A まで通電可能であった。これは 121 A 程度で自発的に電流がバイパスしたため安定性が増した、と結論付けている。
　理研の H. Maeda らからは NMR へ YBCO を適用することにより高強度による NMR の小型化を目的とし、含浸 YBCO コイルの性能評価に関する報告があった。 I c = 90 A(77 K, s.f.) の YBCO 線材 (SuperPower 社 ) を用い、エポキシ含浸とパラフィン含浸の 2 種類の小型のダブルパンケーキを試作し、性能が評価された。その結果、エポキシ含浸コイルは巻線後の含浸前コイルのコイル I c = 54 A(77 K) 、 n 値 27 に対し、含浸後はコイル I c = 31 A(77 K) 、 n 値 3 と特性劣化が確認された。また、劣化後のコイルを調査したところ線材に剥離が見られた。原因としては、コイル巻線の際の蓄積された曲げ歪みによると推測されている。含浸材にパラフィンを使用したコイルでは含浸前後で劣化が見られず、パラフィン含浸のほうが適するとのことであった。
　東芝の H. Miyazaki らから YBCO コイルの安定性評価に関する報告があった。 SuperPower 社製の 0.1mm 厚× 4mm 幅線材 ( I c = 82~94 A(77 K,s.f.)) を使用して内径 50 mm 、外径 84 mm 、 111 ターン× 4 層のパンケーキを試作。含浸材による劣化をエポキシ樹脂と絶縁厚を最適化することによって劣化なく ( コイル化後の n 値も 30 以上 ) 含浸コイルが作製でき、 30 K で 1.5 T ( 電流 192 A) に到達したと報告された。また、 AMSC 社製の線材 (0.2 mm 厚× 4.4 mm 幅、 I c = 85~90 A(77 K, s.f.) ）を使用して内径 100 mm 、外径 164 mm 、 119 ターン× 2 層 (50 m × 2 層 ) のパンケーキコイルを試作し、電流を徐々に上げていって熱暴走電流を調査したところ、コイル内層側の温度が上がって熱暴走に至った。熱暴走の電流については 3 次元解析で計算した結果と実験結果が 30~60 K でよく一致したことが報告された。また、 30~70 K の温度でコイル内に発生する電圧の場所を調査して、電圧が発生する部位に温度依存性があり、それが線材の磁場角度依存性とのデータと比較して示された。
　ローレンスバークレー国立研究所の X. Wang らはコイル I c の計算値と測定値との比較、およびコイル巻線技術の確立を目的とし YBCO 線材 (4 mm 幅 ) を使用して 3~10 ターン× 2 層のレーストラックコイルを 5 種類試作した。コイルの I c (@77 K) は計算値の 81~95% 程度とほぼ一致しているとのことである。また、 1 つのコイルについては 77 K での測定のほか、 4.2 K での測定も実施された。その結果、 77 K で I c が 141 A ( n 値 32) であったコイルは 4.2 K で I c = 955 A 、 n 値 61 を示した。また、室温とのヒートサイクルでの劣化は認められていない。今後は真空含浸による影響などを調査していくとのことである。
　フジクラの M. Daibo らからは同社の貼り合せ安定化銅線材に関して伝導冷却下における 50~77 K での常電導伝播速度などの安定性評価結果および 1 次元断熱近似計算結果と比較し電圧挙動の傾向が計算結果と概ね一致したことが報告された。また、 77 K において安定化銅厚さと常電導伝播速度の挙動の調査結果についても示された。
　ブルックヘブン国立研究所の Y. Shioyanagi らは 10 T のソレノイドコイル検討のプロトタイプとして、まず、 4 mm 幅の YBCO 線材を使用して 14 個の含浸シングルパンケーキを作製し、これを用いて 7 個のダブルパンケーキ ( 内径 101 mm 、外径 160 mm 、 480 ターン、線材長 200 m) を試作した。液体窒素中で通電特性を調べた後、一部についてはヘリウムガス冷却下で 20~85 K でのコイルの I c および n 値が評価された。試作したコイルの一部は冷却時の熱衝撃で劣化が確認されたとのことである。今後、ソレノイドコイルの検討の際は冷却時の熱衝撃に注意した設計をする必要があると述べられた。また、 quench 検知についても検討を行っていくとのことである。
　フェルミ国立加速器研究所の M. Yu らは加速器のミュオンビーム用コイルとしてパンケーキコイルを組み合わせたヘリカルタイプのコイルを検討しており、そのためのショートモデルとして 12 mm w の YBCO 線材 ( I c =330 A /12 mm w (77 K, 0 T) ）を使って 20 m コイルを 3 個試作し、 77 K 、 4.2 K での通電測定が行われた。しかし、 4.2 K での励磁時に 290 A でクエンチが起こり、一番下のコイルに異常が見られたため、今後、詳細を調査する予定とのことであった。なお、接続抵抗は 15~19 n W @4.2 K である。
　この他、多数の報告があったが、今後、 Y 系線材の性能向上、入手性がより良くなるにつれてコイル安定性評価や quench 検知に関する研究が進展していくものと考えられる。 ( フジクラ　大保　雅載 )

【 Large Scale (2G 線材コイル応用を除く ) 】

　大型応用について、特に電力応用に関する口頭発表の内容を厳選して紹介する。初日最初のプレナリーで Noe 氏 ( Karlsruhe 工科大 ) は、 HTS 線材の電力応用に関する現状と課題について講演した。既に実用化済みのものとして、電流リードと加熱ヒータ用マグネットを紹介した。また、送電ケーブルや限流器は実用間近の段階にある。その他の応用 ( 回転機、変圧器、 SMES 等 ) も早期の発展が期待できる。一方、高磁界・核融合用のマグネットには解決すべき課題が多い。しかし、線材供給量が現状では全く足りず、その増加が課題である。
　モータ・発電機のセッションについて、 Snitchler 氏 ( AMSC ) は、船舶推進用 HTS モータの開発と試験結果について報告した。本研究は米国海軍からの支援で実施され、製作した HTS モータは 36.5 MW 、 120 rpm の 16 極同期モータであり、従来の常伝導モータと比較して容量が増加するだけでなく、重量も半分以上軽い。同氏はまた、 HTS 風力発電機の可能性についても報告した。 HTS 風力発電機は容量 5 MW 以上で市場性があり、 10 MW の直接駆動式 HTS 発電機を概念設計した。従来の永久磁石モータで必要な 10 m 以上の風車径を 4.5 ~ 5 m 程度で実現可能となり、界磁巻線は真空絶縁された 24 個の HTS コイルで構成される。 Masson 氏 ( AML ) は、沖合風力用の二重らせん型全超電導発電機について講演した。米国では、 2030 年までに全電力の 20% ( 300 GW ) を風力で供給する計画があり、陸上 250 GW と沖合 50 GW を確保する。東海岸の風況が比較的良好である。容量 10 MW 以上を目指し、直接駆動で高信頼性が得られる。様々な HTS 線材を検討した結果、 MgB 2 線材が最適であり、 6 極発電機 ( 20 K , 10 rpm ) を概念設計した。
　限流器のセッションについて、 Moriconi 氏 ( Zenergy Power ) は、鉄心飽和型限流器の開発状況について報告した。米国の電力系統に初めて導入する 12 kV/800 Amax 限流器を開発し、ロサンゼルス近郊の SCE 社の「 Avanti Circuit of the Future 」に設置して、 18 ヶ月間の運転に成功した。今後の計画として、 12 kV/1250 Arms の鉄心飽和型限流器を 2010 年後半に英国の系統に導入し、引き続き 138 kV/1300 Arms の 3 相限流器も 2011 年後半に米国の系統に導入する予定である。 Usoskin 氏 ( Bruker HTS ) は、誘導型限流器 ( iSFCL ) の開発状況について報告した。 77 K 、自己磁界中で 1,000 A 以上の臨界電流をもつ 1 m m 厚、 40 mm 幅の Y 系薄膜導体をリング状に加工して iSFCL を構成し、 Areva 社にて限流試験を実施した。その結果、事故後 0.3 ms 以下の高速応答性と 0.2 s 以下の良好な回復特性を確認した。
　電力ケーブルのセッションについて、米日韓露の各国の開発状況に関する 4 件の招待講演があった。まず、 Maguire 氏 ( AMSC ) は、 LIPA プロジェクトにおける HTS ケーブルの開発状況について報告した。世界で最初の高圧 HTS ケーブルとして 600 m 長の単相ケーブル ( 138 kV/2400 A 、 574 MVA ) を開発し、 2008 年に Holbrook 変電所に導入した。 2 年間に及ぶ長期試験の結果、熱的・電気的特性の顕著な変化は見られなかった。また、数値解析により、電力ケーブルの限流効果も確認した。本庄氏 ( 東京電力 ) は、日本で最初の実系統導入を目指した「横浜プロジェクト」について現状を紹介した。 2 種類の DI-BSCCO 線材を併用して 4 層の通電部と 2 層の磁気シールド部を構成し、交流損失値として目標値以下の 0.8 W/m/phase@2 kArms を達成した。 30 m 級の HTS ケーブルを製作し、 2009 年 3 月に住友電工にて成功裏に試験を実施した。 2011 年からの 1 年間は、 HTS ケーブル ( 200 MVA , 66 kV/2 kA , 250 m ) の長期間デモを旭変電所で計画している。 Cho 氏 ( KERI ) は、 DAPAS プログラムにおける HTS ケーブルの開発状況について紹介した。第 3 期の 2007 ~ 2010 年は 154 kV/3.75 kA 、 1 GVA 、 100 m 長の HTS ケーブルを開発した。通電部は 2 層、シールド層は 1 層の Y 系薄膜導体で構成される。これまで実施した全ての試験に成功し、全試験を 2011 年 3 月までに完了する予定である。将来計画として、スマートグリッドプロジェクトの一環で、済州島に 22.9 kV 、 500 m の HTS 直流ケーブルを開発する予定である。 Vysotsky 氏 ( Russian Scientific R&D Cable Institute ) は、ロシアにおける HTS ケーブルの開発状況について紹介した。ロシアでは HTS ケーブルの開発を 2005 年に開始し、これまでに段階的に 5 m 、 30 m および 200 m ケーブルを製作して、それらの試験に成功した。 200 m ケーブルについては、 2011 年にモスクワの系統内変電所に接続する予定である。その他のケーブル関連の講演として、 Pamidi 氏 ( Florida 州立大 ) は、ヘリウムガス冷却による HTS 直流ケーブルの開発状況について紹介した。本研究は米国海軍の支援の下に実施され、船舶応用を目指している。当面の開発目標は、単相で 3 kA@77 K もしくは 10 kA@40 K である。今回は、ヘリウムガス冷却の循環システムについて検討した。また、 Y 系薄膜導体を用いたモデルケーブルの製作と評価を実施し、過電流試験で臨界電流の 1.2 倍までの通電の安定動作を確認した。　( 九州大学　柁川　一弘 ) 　　　　　　　　　　　　　　　　

【 Bi 系線材およびその応用】　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　

　今回の ASC では Bi 系のタイトルを冠したものだけでもオーラル 2 セッション、ポスター 2 セッション、応用セッションでも多岐にわたる分野での発表があり Bi 系線材に活況が戻ってきたように感じる。線材作製プロセスならびに線材特性、評価技術、ケーブル・コイル等への線材応用の順に要旨を報告する。
　 Bi2223 線材では住友電工の Nakashima らより、 DI-BSCCO の開発状況に関する報告があった。 Type H において 1 km 長に渡り 200 A 得ることに成功している。短尺線材ではプロセス改善によって現在の Type H と同じ規格サイズで I c が 230 A 台、 J c では 7 × 10 4 Acm - 2 に到達するなど、特性向上に順調な進展が見られた。
　東大の Watanabe らより定比組成を中心に仕込み組成の異なる Bi2223 線材の高 T c 化に関する研究報告があった。 Pb3221 などの不純物の生成を抑えつつ高い T c を得る目的で 0.5% という非常に低い酸素濃度中において 775 o C, 725 o C の 2 段階で還元ポストアニールを行い、その結果、超伝導転移が顕著に改善するとともに 115 K 近い T c が実現できることを明らかにした。
　九大の Kiss らは、走査型ホール素子磁気顕微鏡を用いて ~90 K における通電時電流分布の可視化に成功し、 I c = 200 A 級の Bi2223 線材の幅方向中央部において 77 K 換算で 800 A/cm のシート電流密度が実現していることを明らかにした。シート電流密度分布と画像法によって求めたフィラメント厚分布を対応させ、解析に用いた現状の I c = 200 A 級 Bi2223 線材においてはフィラメント厚を 60% に減少させることによって I c は 270~300 A に到達できる見込みがあることを示した。
　同じく走査型ホール素子磁気顕微鏡を用いた Bi2223 線材の評価については豊橋技科大の Makihara からも酸化物バリア導入線材を含むツイスト線材について 77 K での測定結果の報告があった。また、豊橋技科大の Inada は同手法を用いて線材表面上に永久磁石を走査させた後の残留磁場分布を測定することでインラインでの非破壊欠陥評価システムとしても応用可能であるとし、実際にメートル長線材での検証で連続的な走査による欠陥の検出に成功していた。
　 Bi2223 線材応用では Plenary セッションにおいて KIT の Noe から紹介されてすでに商用化に足を踏み入れている誘導加熱炉用コイルに始まり、ケーブルや要素検証段階のもので Siemens の 4 MW 船舶用モーター、 MIT からは 1.3 MHz 級 NMR( 600 MHz HTS / 700 MHz LTS ) の前段階として 600 MHz 級 YBCO 内層 /Bi2223 外層ダブルパンケーキコイル、 GE の MRI など機器製作の進捗が報告された ( これらに用いられている線材は住友電工社製 ) 。規模が大きいものとして、中国電工所の Zhang らが将来的にパワーグリッドでは超電導機器の統合的な運転が必要となることを見据え、そのモデルケースとして現在中国白銀市に建設中の 10.5 kV パワーサブステーションを紹介した。このパワーサブステーションでは電工所と中国科学院がこれまでに開発、要素検証を行ってきたケーブル (10.5 kV/1.5 kA) 、変圧器 (630 kVA/10.5 kV/400 V) 、 SMES(1 MJ/0.5 MVA) 、限流器 (10.5 kV/1.5 kA) を兼ね備えており、第 1 フェーズとして今年末を目途にこれら超電導機器を含む本体施設を完成させるとしている。
　 Bi2212 丸線では高温超伝導 22 T マグネットで現存の低温超伝導高磁場マグネットを置き換えることを目指し、 NHMFL や LANL などのグループが共同で取り組んでいる VHFSMC (Very High Field Superconducting Collaboration) プロジェクトに関連した報告が大部分を占めた。特にプロジェクト中、 Task 1 に当たる材料プロセスの改良に関するものが多い。
　 NHMFL の Kametani はフィラメント間のカップリングによる 3 次元的な電流パスネットワーク化の寄与を省いて微細組織と通電特性との相関について議論するため、多芯線に微細加工を施しモノフィラメントを取り出して評価した結果を報告した。取り出したモノフィラメントのうち、通電特性が劣化しているものについては傾角の大きな Bi2212 結晶粒の存在に直接的な起源が求められることを明らかにした。
　 NHMFL の Jiang は Bi2212 再結晶化の促進や Carbon の除去、部分溶融状態の変化をもたらす目的で部分溶融温度より低い 800~850 o C において予備熱処理を行うことが有効であるとの見解を述べた。
　予備熱処理の効果については NCSU の Liu らからも報告があり Wind & React では通常端部数メートルに比べて巻き線中央の I c が低下しコイル全体の性能を引き下げている問題が指摘されているが、予備熱処理を加えることで長手方向における微細組織の不均一性が軽減されて I c の長手方向分布も均一になり、コイル特性も改善されていた。
　 Oxford Superconducting Technology の Huang らは Wind & React コイルの製造手法を多角的に捉えて見直し、昇温速度の制御によるコイル内外における伝熱の均一化 ( コイル内層における温度追従遅れの解消 ) 、スゥエージングで 25% のリダクションを与えることによる理論密度の向上 (68 → 90%) 、仕込み組成の調節 (Sr / Ca = 2.0~2.15) といったプロセス改良を施し、 Nb-Ti と Nb 3 Sn から構成される 20 T マグネットの内層コイルに用いることで 4.2 K において 22.5 T の磁場を発生させることができたと報告した。( 住友電工　中島　隆芳 )

【 Y 系線材開発 ( MOD 以外 ) 】　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　

　本会議において、 Y 系線材の開発に関するセッションは、 8/2 に口頭 2 セッション、ポスター 6 セッション、 8/3 にポスター 4 セッションであった。また、線材のフラックスピンニングに関しては、 8/4 にポスター 1 セッション、 8/5 には口頭 2 セッションであった。線材の開発に関しては、低コスト化に向けたスケールアップ、製造速度向上や超伝導特性の均質化、バッファー層に関する報告が多くされた。また、線材のフラックスピンニングに関しては、線材の磁場中超伝導特性の評価、新規ピンニング材料やピンニング材料の成長に関する報告がされた。以下にそのうちのいくつかについて紹介する。
　 Sekvamanickam( ヒューストン大 ) らと Superpower 社は招待講演として、 MOCVD 法で IBAD テープ上に作製した Y 系線材のスケールアップを行い、キロメートル級線材の作製が可能になったことを報告した。また、長尺化と共に、 Zr や RE 2 O 3 ドープによるピンニングセンターの導入も行っており、様々な外部磁場方向に抗するピンニング特性を調整可能であることなどを報告した。　Matias( ロスアラモス国立研究所 ) らは、線材の低コスト化に関する検討を行っており、現状で主に使用されているハステロイなどの Ni 基合金に替えてステンレスなどの Fe 基合金にすることで、 Ni 基合金に比べて 3~5 倍のコスト低減につながる事を報告した。また、超伝導層の作製には、共蒸着法を用いて前駆体を蒸着し熱処理によって超伝導層に変態させる手法を採ることで、スループットが高く、低コストプロセスが実現できることを報告した。
　　木須 ( 九大 ) らは招待講演として、 Gd 系線材の超伝導特性について報告した。近年の成膜技術の発達により、 Gd 系線材の I c は向上し、 2 m m 厚で 200 A/cm 幅、 5 m m 厚で 1,000 A/cm 幅が得られている。ゼーベック顕微鏡を用いた結晶組織分布の評価から、線材組織の均質性が向上したことが I c 向上に寄与していることを明らかにした。
　 Lee( 超電導工研 ) らは、 Gd 系線材の製造速度向上に関する検討を行い、インプルーム PLD 法を用いることで、製造速度 30 m/h で平均 I c = 320 A/cm 幅、 100 m/h で平均 200 A/cm 幅の線材作製が可能になったことを報告した。
　 Goyal( オーク・リッジ国立研究所 ) らは招待講演として、透過電顕を用いて BaMO 3 (BMO, M=Zr, Sn, Ce など ) と YBCO との界面を詳細に解析した。その結果、 BMO の自己組織化は YBCO との格子ミスマッチに敏感であり、ミスマッチがある範囲の時にだけ自己組織化することを明らかにした。また、 RE-Ba-Ta-O や RE-Ba-Nb-O などダブルペロブスカイト構造を持つ新規ピンニング材料に関しても報告した。
　 Solovyov( ブルックヘブン国立研究所 ) らは、様々なピンニング材料の添加に対して YBCO の斜方晶ストレインと J c を評価した結果、斜方晶ストレインが小さくなるほど磁場中 J c が向上する傾向にあることを見出した。ストレインを 0 に外挿した場合、 J c (77 K, 2 T) が 2.5 MA/cm 2 にまで達する可能性があることを報告した。
　松本 ( 九工大 ) らは招待講演として、人工ピンニングセンターの形状と J c の磁場印加角度依存性について報告した。ターゲット交換法によって BZO や BaSnO 3 (BSO) ナノロッドの長さを変化させたところ、ナノロッドが短くなるに従って J c の磁場印加角度依存性は一次元である c 軸相関ピンの振る舞いから、ナノパーティクルを導入したような三次元ピンニングの挙動に変化することを明らかにした。また、不可逆磁場曲線においても、 Bose グラスから Vortex グラスに変化する挙動が見られることを明らかにした。
　また、従来の常伝導ピンニング材料の他に、磁性材料を用いたピンニング効果に関する報告がいくつか見られた。ケンブリッジ大グループは、 YFeO 3 や Ba-Fe-O 磁性体を添加した YBCO 膜を作製し、磁気特性を評価した結果を報告した。磁性体と超伝導体は相性が悪く、過度の磁性体添加は T c を著しく低下させるが、 1 mol% 程度の YFeO 3 添加であれば、 T c はほとんど変化しないことを明らかにした。また、 1 m m 厚の YBCO 膜において、磁性体添加によって自己磁場、 77 K 下の J c が 1.5 MA/cm 2 から 3.0 MA/cm 2 に向上する結果が得られている。添加方法に関する検討も行われており、 YBCO に磁性体を混ぜ込むよりも、積層化した方が T c の低下が少ないことが報告されていた。 ( 名古屋大学　一野　祐亮 )

【 Y 系 MOD 線材開発】　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　

　Coated conductor の分野では、主な 3 つの成膜手法 PLD 、 MOCVD 、 MOD のいずれの分野でもピンの導入による特性の向上と理論的な解釈に関心が集まり、活発に議論なされた。本稿ではその中から特に MOD 線材に関するものを中心に報告する。
　 MOD 線材に対しては、ナノ粒子によるピン導入が主に試みられ、 BaZrO 3 (BZO) 、 Y 2 O 3 、 BaSnO 3 (BSO) 、 BaHfO 3 (BHO) 等様々な種類のナノ粒子導入が報告されたが、その中でも BZO に関するものが最も多く発表されていた。
　 Miura(LANL) らは、 TFA-MOD 線材を PLD 線材と比較しながら、 c 軸方向の Dislocation や BZO ナノ粒子等のピンの導入のメカニズムおよび特徴について論じ、粒径が 25 nm 程度の BZO ナノ粒子の分散等により、 77 K 、 1 T ( H // c ) での J c が 3.2 倍に向上することを示した。 65 T までの高磁場測定より H irr を評価し、磁場印加方向に対する c 軸方向の correlated Dislocation によるピンやナノ粒子分散による isotropic ピンの有効性を議論し、 H irr の向上に寄与することを明らかにした。
　 A. Augieri(ENEA ）らは、磁場中の J c を correlated ピンと isotropic ピンの成分に分けて磁場依存性および温度依存性を示し、 TFA-MOD 膜に対する BZO ナノ粒子導入効果を PLD 膜との比較の形で議論した。 YBCO に対して 10at % 添加した BZO ナノ粒子 ( 粒径 25 nm ) を分散させた TFA-MOD 膜と 5% の BZO を添加した PLD 膜を比較したが、 BZO ナノ粒子の導入効果が、 MOD で特に顕著であることを明らかにした。自己磁場下でも、 TFA-MOD 膜の J c は、 1 から 4 MA/cm 2 と 4 倍に向上し、 J c - B 特性及び温度依存性の測定から、 MOD 膜のピン止め力 F pmax が BZO 添加により 15 倍向上 ( PLD 膜では 2.5 倍 ) することを示した。その結果、 MOD 膜の J c - B 特性が PLD 膜と同等に近いレベルまで向上し、 BZO 分散による isotropic なピン留め力向上の効果が MOD 線材では特に有効であることを論じた。
　 A.Palau ( CSIC ) らは、 TFA-MOD 膜中の BZO, Y 2 O 3 , BaCeO 3 などの 10 ~ 30 nm 程度のナノ粒子を観察し、ナノ粒子の分散が、なぜピン力向上に効いたかについて、ナノ粒子周辺の欠陥や歪みを TEM で評価した。 GPA Deformation Map により、 BZO ナノ粒子周辺には、 Y248 層が Y123 層の中に Stacking Fault として入り、強い dislocation と圧縮応力のかかった歪みが生じていることを明らかにした。 10 % 添加した BZO と Y 2 O 3 のピンとしての有効性を比較し、 BZO を導入した場合の方が高い J c および J c - B 特性が得られ、上記の格子歪みの大きさともマッチングがとれることを示した。
　 Z. Chen ( ANL ) らは、 TFA-MOD 線材における YBCO 相が生成していくメカニズムについて、 1 .2 m m 厚の膜の基板付近から表面まで、時間を追った組織の変化を顕微ラマンで観察した結果を示した。昇降温も含めた 10 分間の熱処理を時系列で 6 段階に分けてクエンチした仮焼膜試料を準備し、仮焼膜が熱処理により基板側から膜表面に向けて徐々に反応が進み、 YBCO 層が成長していく様子を明らかにした。 1 層コートと 2 層コートで比較したところ、 1 層コートでは I c =389 A/cm w 、 2 層コートでは I c =288 A/cm w が得られ、 1 層コートの方が高 I c を得られることを示した。 2 層コートでは、 1 層目と 2 層目の界面での CuO 等の析出による不均一性が 2 層目以降の特性の低下に影響を及ぼしていることを論じた。 ( 産業技術総合研究所　日方威 )

【 Y 系線材評価】　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　

　Y 系線材の特性評価に関しては、短尺試料による詳細な臨界電流特性評価から、長尺線材の Reel to Reel による特性評価技術まで多岐に亘った報告がなされた。
　 1MX-09:Feenstra(ORNL) らは、粒界と粒内の J c を磁化法により求める手法に関する報告を行った。バルセロナの ICMAB のグループが提案している手法では粒内 J c が過大評価される点が、電流のベクトルを考慮することにより改善できることを、 RABiTS 線材や IBAD 線材の特性を交えて報告した。 2MP1A-03:Abraimov(NHMFL) らは、低温レーザ走査顕微鏡を用いて MOD-YBCO/RABiTS 線材の粒界及び粒内の臨界電流特性評価について報告を行った。この測定は、 EBSD による結晶粒構造解析と、 FIB によるマイクロブリッジ加工とを組み合わせた試料作製により実現している。低磁場では粒界部でのみ発生している電界損失が、磁場の増大とともに粒内でも生じ、全体としては見かけ上均一な損失分布へと遷移する様子を定量的に示した。 2MY-08:Wu( Univ. of Kansas ) らは、近接磁場走査マイクロ波顕微鏡 (Near-Field Scanning Microwave Microscope, NSMM) を用いた粒界と粒内の特性評価について報告を行った。定量的な評価は得られていないものの、 400 nm 程度の高空間分解能が得られているとのことで、今後の展開が期待される。
　 3MX-03:Douglas(NIST) は、臨界電流の歪依存性に関する報告を行った。 ± 1% の引っ張り歪、圧縮歪を印加する弾性ステージとスプリットマグネットとを組み合わせた自動計測システムを構築し、 2,000 点 / 週の測定を実現している。 AMSC 社、 SuperPower 社が作製した Y 系線材の J c - 歪特性においては、低磁場中でダブルピークを生じるが、 SuperPower 社の GdBCO 線材ではダブルピークの振る舞いは見られていない。この違いは、低磁場でピンニング特性が減少するか否かによるものであると述べている。
　 2MP2B-04:Lu(NHMFL) らは、銅安定化層を有する SuperPower 社の Y 系線材のはんだ接合において、 20n W 程度の接合抵抗が得られたことを報告した。銅間のはんだ接合は物理的にも良好な接合となっており、剥離が生じる際は Ag と YBCO の間で生じるクラックが起点となるとのことである。 4MB-01:Higashikawa (Kyushu Univ.) らは、銀拡散法により接合された超伝導線材の接合部位での電流分布に関する報告を行った。有限要素法による 3 次元解析を実現しており、接合部位での電流の移り変わりを定量的に求めることに成功している。
　超伝導線材の Reel to Reel による非破壊検査として、 4MB-02:Carrera(Univ. of Lleida) らは、ホール素子を用いた磁気マッピングによるリアルタイム電流分布計測システムについて報告を行った。 Step by Step の線材送りを採用した方式で、 1 cm 幅の線材を 100 m m の空間分解能にて測定した場合、 1 cm/sec の計測速度が得られるとのことであった。 4MB-03:Gu(Tsinghua Univ.) らは、磁気回路を用いた I c 測定システムについて報告を行った。磁性基板を線材に抱き合わせた状態で、励起コイル及びピックアップコイルを通すことにより I c を評価するシステムで、 1 m/min の測定速度を実現しているとのことである。 I c の分解能は 0.3 A とのことで、実用に十分であると考えられる。但し、線材幅方向の情報は得れない仕様となっている。 2MP1C-03:Hato(SRL-ISTEC) らは、レーザシステム、 SQUID システム、磁気光学システム、 I - V 測定システムを組み合わせた GdBCO 線材の非破壊検査に関する報告を行った。いずれのシステムも Reel to Reel に対応している。本報告では、 Hastelloy 基板のレーザ顕微鏡観察から超伝導層形成後の区間 I - V 測定まで、各層の形成毎に対応する測定を行うことにより、最終的に観測される超伝導特性の低下部位の起源について検討を行っている。本手法は、超伝導線材の均一性向上のための指針を得るのみではなく、基板の状態や構造をどの程度まで許容できるかを検討するうえでも重要であると考えられる。
　上記の他にも、厚膜化による I c の向上や、人工的なナノ組織制御による磁場中 J c 特性の向上などに関する報告も多くなされたが、プロセスに関する報告にて取り上げられると思われることから、本稿では割愛させていただいた。 ( 九州大学　井上　昌睦 )

【 RE123 バルク】　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　

　RE123 系バルク体に関して、口頭発表 4 件、ポスター発表 12 件の報告があった。そのうち日本のグループの発表は 7 件、海外のグループの発表は 9 件であり、日本からの発表が多くを占めていた。今回は海外のグループの報告を中心に概要を報告する。
　 Brunel 大学の N. Hari Babu 氏らは、 SIG(Seed Infiltration and Growth) 法によりバルクを作製した結果を報告した。 SIG 法では、従来の TSMG 法と比べ、バルク体内のボイド密度の減少、焼結時の収縮が小さいこと、 RE211(RE 2 BaCuO 5 )) 粒子の緻密化といった利点があることを述べた。また RE2411 (RE 2 Ba 4 CuMO y : M = Nb, Ta, Mo, W, Ru, Zr, Bi, Ag) 粒子の添加についても議論しており、 SIG 法においては低磁場での J c を向上させること (~1.3 × 10 5 A/cm 2 @77 K, 0 T) を報告した。
　 Cambridge 大学の Y. Shi 氏らは、 Y123 バルクのピンニング特性を改善させるため Y-2411 と Y 2 O 3 の共添加を行った。 Y2411 のみの添加では、溶融パターンが複雑になり作製が困難となるが、同時に Y 2 O 3 を添加することで、バルクのシングルドメイン化が容易になるとのことであった。 Y2411(M=Bi) と Y 2 O 3 を添加したバルクでは、 Y211 粒子が緻密化され有効にピンとして働き、 J c が向上したこと (~7.3 × 10 4 A/cm 2 @77 K, 0 T) を報告した。
　一方、成功大學の P. Chen 氏らは、 Y123 バルクへ Y-2411(Ag) の添加を行い、 J c と微細組織について考察していた。 Y-2411(Ag) を添加したバルクでは、 Y211 の粒径に変化は見られないが、 10-20 nm の微小な粒子 (Y2411) が観測され、これがピンとして有効に働くことを報告した。同氏は、 CeO 2 を添加した Y123 バルクの結果についても報告し、 CeO 2 添加が d T c ピンニングを強め第 2 ピークを大きくした結果、 77 K で最大ピン力に至る磁場が 2.4 T から 1.5wt% CeO 2 添加によって 3.2 T まで向上したことが示された。
　鉄道総研の M. Muralidhar 氏らは、材料費等で高価な Gd123 バルクを低コストで大量生産する方法を検討していた。一度に複数のペレットを炉に入れ、 coold seeding 法にて空気中で溶融凝固を行うことで、バルク作製のコスト削減を行っていた。一度に同時に作製したバルクは、再現性良くシングルドメイン化に成功し、 45 mm f の Gd123 バルクで 77 K における捕捉磁場が 1.35 T と、従来の作製方法と変わらず優れた捕捉磁場特性を示したことを報告した。
　成功大學の I. Chen 氏らは、 Y123 バルクに ZnO のナノロッドとナノ粒子の添加 (0.01~0.1%) を行っていた。 ZnO はナノロッドの形状で添加する方が効果的であり、 T c は 88K 程度に低下するが、最大ピン力が 32 T kA/ cm 2 に及び (ZnO ナノ粒子添加では、 17 T kA/ cm 2 ) 、 J c は全磁場領域で上昇したことを報告した。
　 Liege 大学の B. Vanderheyden 氏らは、 Y123 バルク (16 mm f ) にドリルで 55 個の穴 (0.35-0.8 mm) をあけ、その穴に強磁性粉を詰めることで捕捉磁場の改善を行っていた。 77 K でバルク表面の 0.5 mm 上方の捕捉磁場を測定した所、ステンレス鋼を詰めたサンプルでは、 180 mT から 199 mT と 10% 程の改善が見られたことを報告した。 ( 東京大学　赤坂　友幸 )

【 A15 型線材 】

　A15 型化合物関連のセッションとして以下の 8 つがプログラムされていた。 (1) Special session in honor of Jack Ekin: mechanical properties of A15 congressional (oral 7 件 ), (2) Nb 3 Sn performance (oral 7 件 ), (3) Nb 3 Al (poster 6 件 ), (4) Nb 3 Sn properties (poster 9 件 ), (5) A15 mechanical properties (poster 7 件 ), (6) Nb 3 Sn (oral 8 件 ), (7) CICC I (poster 3 件 ), (8) Conductor development and test II (oral 4 件 ) 。 Withdrawn もほとんどなく例年と変わらない発表件数という印象であるが、 ITER 用導体として Nb 3 Sn が大量に生産されつつあること、また、 LHC アップグレード計画の進展もあり、実導体として重要な応力ひずみ特性に関する研究発表の割合が多いと感じた。その意味で、この分野の先駆者である Jack Ekin の業績を称えた特別セッションの企画は時機を得たものであったと言える。
　ブロンズ法 Nb 3 Sn の高磁場特性を大幅に改善する合金添加元素として Ti と Ta の二つがよく知られているが、 Ekin は、両者の耐ひずみ性を評価して Ta 添加がひずみ感受性を若干高めることを 1980 年代のはじめに報告した。最近の臨界電流密度が大幅に改善された内部 Sn 拡散法 (RRP)Nb 3 Sn 線材でも、 Ti の単独添加線材と比較して、 Ta 単独添加線材ならびに Ta/Ti 同時添加線材では Nb 3 Sn にクラックが発生する限界の intrinsic ひずみ e irr ( 不可逆ひずみ ) を小さくしてしまうこと ( 僅か 0.04% ！ ) を Ekin の後継者と目されている NIST の Cheggour が報告した。 Ti が Nb 3 Sn の破壊靱性 ( fracture toughness) を改善する可能性を示唆しており、同時に、昭和電線の開発した Nb チューブ法のリメイク版である Supergenics や Hyper Tech Research が共同開発している Tubular process についても、 RRP 法と同程度のフィラメント径 (35 m m) の時に不可逆ひずみが 0.23% 程度あって RRP 線材より大きいことを報告した。さらに、 Tubular process の不可逆ひずみは、フィラメント径が 12 m m( フィラメント数が 744 本 ) になると 0.44% まで増加することを明らかにした。何故、 Ta 添加がひずみ感受性を高め不可逆ひずみも低下させてしまうのか、工学、科学の両面から、今後の研究の展開が楽しみである。 CERN の放射光施設ならびに J-PARC の中性子回折装置 ( 東北大、 JAEA) を利用して Nb 3 Sn 等のひずみ状態を格子定数の計測から求める研究発表が複数あった。なお、応力ひずみ効果に関連して、 ITER の CICC 導体を評価している EPFL-CRPP の Bruzzone は、強制冷却導体としての CICC 導体の優位性をあげつつも、耐電磁力の観点から Nb 3 Sn は CICC 導体に適さないという感想を述べ大変な物議を醸していた。
　核融合研は 14 MeV 中性子照射した Nb 3 Sn および Nb 3 Al の高磁場までの J c 特性を発表した。最近ではこの種の発表が皆無であることもあり、多くの関心を集めていた。 Texas A&M 大の Hartwig らは、 Ta 拡散バリア材の伸線加工性を改善するために Ta バリアの内側に Nb バリアを配置する 2 層バリア構造とすることを提案し、単層バリア構造の場合より複合体の延性が改善できると報告した。 CERN / Geneva 大は、内部 Sn 拡散法でも PIT 法 Nb 3 Sn 線材と同様にフィラメント外周部に粗大粒が生成すること、その生成は Nb 6 Sn 5 を経由することを明らかにした。 Geneva 大の Senatore は Nb-Ta 合金パイプを利用して作成した PIT 線材では、内側に生成する粗大粒 Nb 3 Sn は Sn 濃度が高くても Ta 濃度が低いので T c は高いが B c2 (0 K) は 20.3 T 程度と低いことを比熱を用いた T c 分布の実験データを解析することにより明らかにした。また、 RHQT 法 Nb 3 Al についても同様の実験を行い、 T c 分布を T c vs Al 濃度の文献値から組成分布に変換することにより、平均濃度が 22% のガウス正規分布になることを報告した。この Nb 3 Al については、 300 MPa の横圧縮応力下でも 15 T の J c は 10% しか低下しないことを Geneva 大が報告した。また、 NIMS/KEK からも、 EBSD 分析による微視的組織と J c との相関に関する解析、 Ta マトリックス前駆体の断線原因に関する解析、リスタック線材の長尺化の試み、オール Ta マトリック線を用いたスラザフォードケーブルの試作、に関してそれぞれ報告があった。
　最後に、 V 3 Ga に関する発表が 2 件あったことを報告する。低誘導放射化を目的に核融合研では Cu-Ga 化合物を Ga 拡散源とする PIT 法 V 3 Ga 線材の開発を数年前から進めていたが、これに触発されて米国 Supramagnetics 社から若干 Ga 濃度を低下させた拡散源を用いて、彼らのオリジナルである 8 角形多芯線に V 3 Ga 線材を仕上げていた。なお、本家の核融合研では TiGa 3 , V 2 Ga 5 を拡散源とする製法に舵を切りつつあるような印象を受けた。( 物質・材料研究機構　竹内　孝夫 )

【 MgB 2 】　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　

　今回の応用超伝導会議では、前回シカゴの会議と比べて MgB 2 に関する発表が大幅に減少したというのが正直な印象であった。これは、新物質系材料として MgB 2 はずいぶん時間が経ち、かつ、これまで MgB 2 を行っていたグループが Fe 系に移っていることもある。また、全世界的に MgB 2 の研究を行っているグループが限られてきている。印象としては前回のシカゴの会議では中国系の発表が多かったのに対して、欧州からの発表件数が増えたような感があった。それぞれ独自の研究を行ってきたグループが Hypertech を中心に、さらには MRI メーカーからの要望もあり、共同研究が進んできた。 MRI メーカーは過去 5 年間にヘリウムコストが 3 倍に上がり、今後 5 年間でさらに急上昇すると見られている。このため、液体ヘリウムフリーの MRI 開発が期待されており、その有望な材料候補として MgB 2 が注目され始めたということかもしれない。しかしながら、 MgB 2 線材については高いポテンシャルを持っているにもかかわらず、十分に高い J c が得られていないことが数年前から問題となっている。その理由としては超伝導電流が流れるために十分な結合が得られていない ( 低コネクティビティ ) があげられ、多くの研究者がコネクティビティを含めた議論を行うようになっている。また、良好な特性を示していた Alpha Aesar 社の硼素が手に入らなくなり、近年目立った I c 向上が見られなくなっているのも現状である。以下には線材に関する現状についての各主要な研究グループからの報告と著者の主観に基づいた興味深い研究について記す。
　 MgB 2 の材料となるとやはり線材が中心にならざるを得ず、いくつかの主要なグループから最近の成果について報告がなされた。 MgB 2 線材の報告は拡散法について NIMS の熊倉から報告があったほか、 Geneva 大の Flukiger から高密度冷間圧延で作製した線材の特性について報告があった。また、イタリアの Columbus 社からはロシアとの共同研究で動き出したトカマク式核融合炉のために線材を用意していることが報告された。これは比較的新しい応用先であるが、現在、ロシアでは冷却した銅を用いたコンパクトなトカマク式核融合炉の設計が行われている。イタリアはこのプロジェクトに参加し、現在の MgB 2 線材でこの実験炉に適用可能であるという提案を行っている。また、 Hypertech 社からは最近の状況について報告があり、限流器やモータ等への応用を着実に行っており、 MRI 用 70 cm ボアのコイルを作製し、 88 A の I c (14 K) で 0.54 T の磁場が出たことを報告した。一方、後発であるが、 Bulker 社が MgB 2 線材の開発を行っていることを発表した。 I c のレベルとしては高くないが、長尺で km 級のものが作製できるようになっている。また、価格としても 5 ユーロ / kAm 以下を達成可能であることを報告した。一方、線材メーカーではないが、 Mg 浸透法を使って種々の MgB 2 バルク超伝導体を作製しているイタリア Edison 社からは金属基板に B をリング状あるいは任意の形状に埋め込みマグネシウムを浸透させて、金属基板に埋め込まれた MgB 2 超伝導体を作製した (SIMS: Superconductive Inserts in Metallic Substrates) 。新たな応用として興味深い報告の一つであった。
　 J c を上げる取り組みが基礎的な面から行われており、いくつかを紹介したい。東大の山本らからは J c を上げる新たな手法として配向に注目してバルクおよび薄膜についての詳細な報告が行われた。これは ab 面内と c 軸方向の J c の違いに起因するもので、今後の研究に期待したい。また、 Geneva 大の Senatore からは上記で高 I c 化を達成した CHPD 法 (Cold High Pressure Densification) で作製した線材について詳細に研究を行った。その結果、高 J c が達成されたのは抵抗率が減少し、有効電流経路が増加したためであり、 n 値上昇は密度が上昇するとともに線材全体の均質性が増加したためであるとした。また、同グループからは長尺化も検討するための装置を導入し、今後長尺化を行いたいとの報告があった。また、中国科学技術院の Ma らのグループからは C 9 H 11 NO 添加の効果について報告があった (N がどこに行ったかはわからないらしい ) 。 Ohio 州立大学からは線材のフィラメント構成を変えた場合の特性変化についての報告があった。また、前会の会議より共同研究を行っている SMI 社の C 添加 B にリンゴ酸を添加した線材の特性評価についても報告がなされた。また、高価な SMI 社 B の他に格安な Tangshan 社製の B についても報告がされた。実際、 J c は多少低くはなるが、価格が抑えられるなら、大量生産を行わなければならない企業にとっては魅力的な B 供給源となるかもしれない。一方、イタリアの Vignolo からはフランス Grenoble の ESRF シンクロトロンを用いた高エネルギー XRD により熱処理過程における相変化についての報告がなされた。初期混合粉末に MgH 2 を用いて、熱処理を行っており、 MgH 2 の分解、 Mg の生成後、 MgB 2 が徐々に生成されていく様子が詳細に検討された。また、 Dou からはリンゴ酸添加の効果について詳細な検討がなされた。多くの基礎的な研究はこれまでにいくつか報告されていた特性改善について、その要因を調査するために行われている。その結果、従来の見解から大きく逸脱した考察はなされておらず、ほぼ定着してきた感がある。今後は、これらの見解を踏まえて、さらなる特性改善のためのアプローチが必要になるのではないかと感じた。 ( 物質・材料研究機構　松本　明善 )

【鉄ニクタイド】　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　

　鉄系超伝導は 8 月 3, 4 日の 2 日間にわたって 4 セッション ( 講演とポスター各 2 セッション ) で 32 件の発表が行われた。超伝導応用会議という場所柄を反映して、合成、薄膜・線材作製、臨界磁場・電流特性に関する発表が大半を占めた。
　最も多くの発表があった薄膜に関しては、 1111 系について名大、独 IFW Dresden から、 122 系について東工大、 IFW Dresden 、米 Wisconsin 大から、 11 系について九大、伊 CNR-SPIN 、米 Brookhaven 国立研、米 MIT から報告がなされた。名大の Ikuta らは MBE 法を用いた GaAs(001) 基板上における F ドープ Nd-1111 薄膜の in-situ 成長を報告した。 T c onset が 48 K 、ゼロ抵抗が 42 K で得られており、 Ln-1111 系の in-situ 成長の報告は初めてとのことである。独 IFW Dresden の Iida らは MgO 、 MgAl 2 O 4 基板上に Co ドープ Ba122 薄膜を作製し、バッファー層としての鉄の可能性を提案した。伊 CNR-SPIN の Ferdeghini らは 11 系 Fe(Se,Te) 薄膜の T c が、基板との歪効果によってバルクよりも高い 21 K に向上することを報告した。米 Brookhaven 国立研の Li らは PLD 法により 11 系 Fe(Se,Te) エピ薄膜を作製し、 IBAD 、 RABITS 基板を用いることで Fe(Se,Te) コーテッドコンダクターを得たと報告した。東工大の Katase らは傾角粒界を有する LSAT バイクリスタル基板上に Co ドープ Ba122 薄膜を成長させ、粒界上にジョセフソン接合を作製、これを用いた SQUID 特性を報告した。なお、これらの 122 及び 11 系薄膜についてはいずれも高い J c が得られており、低温で 10 6 A/cm 2 以上に達する。
　線材応用に関しては、 Togano ら (NIMS) と Ma ら ( 中国科学院 ) から 122 系パウダーインチューブ法線材の作製と臨界電流特性が、 Takano ら (NIMS) からは 11 系線材の作製が報告された。現状ではバルク・線材の輸送 J c は最高で 4000 A/cm 2 程度 (4.2 K) であり、弱結合や界面の不純物の問題を解決することが J c 向上には必要であろう。
　東大の Shimoyama らはペロブスカイト層を有する鉄ニクタイド系の超伝導層間距離と磁束ピンニングの相関を調べ、層間距離が長くなるほど不可逆磁場が低くなることを報告した。伊 CNR-SPIN, Genova 大の Putti らと米 Ames 研の Prozorov らは、それぞれ α 線照射、重イオン照射による散乱導入が上部臨界磁場等の超伝導特性に及ぼす影響について報告した。
　最後に Takano ら (NIMS) は 11 系 Fe(Te,S) の空気、水、アルコール中での特性の変化を調べ、約 70°C の赤ワイン中で処理した試料について超伝導体積分率が最も向上したと報告し、ユニークな超伝導発現方法として注目を集めた。 ( 東京大学　　山本明保 )