SUPERCONDUCTIVITY COMMUNICATIONS, Vol. 8, No. 6, Dec. 1999.

9. Bi系丸線、転位型導体の開発進む
―東京電力、住友電工―


 高温超電導ケーブル用導体として、Bi2223系銀被覆テープ線材を用いた多層スパイラル構造をもつ導体開発が進められているが、実用化のためには低損失化を実現する必要があり、このためにスパイラルピッチを調整することにより各層のインピーダンスを等しくして、電流均一化を行う手法が課題となっている。この手法では層数が多い大電流容量導体の場合には、超電導線材の機械的特性や集合導体構造の幾何学的配置から設計限界が存在する可能性がある。

 東京電力と住友電工は、数年前からこれらの多層スパイラル導体の課題を解決する方法として、Bi2223系丸線を用いた転位型導体を提案しており、素線や導体を開発してきた。丸線を撚合わせてサブケーブルを構成しフォーマ上に集合することにより、導体に流れる電流を細分化し、かつ電磁気的に等価な配置とすることが可能となるため、本質的に通電損失の低減が可能であり、多層構造導体と比べて1桁以上通電損失が低減することが既に実験的に確認されていることは、御存知の読者も多かろう。ISS`99(盛岡)や低温工学・超電導学会(八王子市)では最近の開発結果として、丸線のJcとして最高で17,000 A/cm2(77 K、自己磁界下)が得られたこと、さらに最大通電電流として3〜4 kArms(77 K〜6 3K)のフレキシブル導体が試作され、通電時の温度上昇が1 K以下で連続通電で安定なことや、通電電流が臨界電流より低い場合には通電損失が1W/m程度に抑制できることが報告され、大容量導体での実証も本格的に着手された模様だ。

 開発を担当している住友電工電力システム技術研究所超電導研究部の大松一也主席研究員は、「これまでの試作評価の結果から、丸線を用いた転位型導体の低損失特性の原理検証ができ、丸線のJc向上のための材料技術および素線絶縁や撚線集合等の導体化技術の見通しも得られた。現状の導体は単相大容量ケーブルをイメージして開発されておりフォーマ径も60 mmφ程度と大きいため、都市部での開発ターゲットである実用コンパクトケーブルで必要となる3芯一括型導体の実現には、転位型導体に特有の自己磁場の影響の改善、丸型線材の高オーバーオールJc化、長尺導体の製造技術、等の発展が必要となろう。これらの課題が克服できれば、転位型導体はその低交流損失特性からテープ線材ほどの臨界電流密度が要求されないため、大容量のケーブル導体として適している。」とコメントしており、今後も積極的に開発に取り組む姿勢を明らかにしている。

(てもみん)