図１ 開発した内部拡散法Nb3Sn高Jc線材の断面写真
(左)HJT（Ta バリヤ線材） (右)HJN（Nbバリヤ線材）
同社では古くから、核融合、加速器、NMR、物性研究等に用いられるNb3Sn超電導線材を内部拡散法により開発しており、これまでに多くの実用線材・導体を開発し、供給してきた。内部拡散法は、Nb、Sn、Cu等の純金属を原材料として用いており、加工中の焼鈊が上要で加工性と製造コストに優れている。さらに、線材内のNb、Snの配置と量を広範囲に選択することができ、線材設計によって幅広い超電導特性(Jc特性およびQh特性)を有する線材が得られるとされてきた。一般に高Jc化の手法としては、線材非銅部内の超電導体の占積率を増加させる、超電導体そのものの特性を向上させる、といったことが考えられるが、今回開発された線材は主として前者の方法で高Jc化を試みたものである。写真左の線材HJTではバリヤ材として核融合用線材と同じTaを、写真右の線材HJNではJc増加の観点からNbを用いている。両者の線材とも、Nbフィラメント、Snコアの占積率を核融合用線材に比べ40 %程度増加させている。Nb、Sn占積率の増加はCuマトリックス比の低下をもたらし加工性の悪化が懸念されるが、これらの線材においては全く問題なく加工することができた。これまでに、4.2 K、12 TにおいてHJTで1600 A/mm2を、HJNで1700 A/mm2の高Jc特性を達成している。
また、次世代加速器用線材には安定性の観点から、有効フィラメント径Deffを50μm以下にすることが好ましいとされている。この課題に対しても、R&Dを行った結果、モジュール(Nbフィラメント、Snコア、Cuマトリックスからなる線材内の構成単位：今回開発した線材は37個のモジュールで構成されている)を50μm以下に縮径することで低磁界領域でのフラックスジャンプがほぼ完全に消失することがわかり、上安定性の改善手法にも目処を得たといえる。
次世代加速器の共同開発に携わる高エネルギー加速器研究機構の和気正芳助教授は、｢今回の成果は次世代加速器用線材開発の日本での第一歩。内部拡散法は実用生産に適した方式としてもともと有望であったが、線材プロセスに改良を重ねていくことで、Jc>2000 A/mm2という高いハードルもクリアできる見込みが出てきた。今後の開発が楽しみ。｣とコメントしている。
(スーパーめるこ)