超伝導応用研究室Applied Superconductivity Laboratory

Contents

• 超伝導線材の通電特性
• 超伝導線材に対するひずみ効果
• テーマ3
• 研究に使用する主要な装置・施設

研究内容/装置

超伝導線材の通電特性

　超伝導線材を利用したデバイスの設計・性能を大きく左右するのが通電特性、特に臨界電流密度Jc（電気抵抗ゼロで通電可能な電流密度の最大値）です。Jcは温度T・磁場B・磁場角度θに複雑に依存するため、Jc(T, B, θ)の詳細な評価とその結果を鑑みたJc特性の改善は重要な課題です。

　我々は、東北大学金属材料研究所附属強磁場超伝導材料研究センターの強磁場超伝導マグネット群を活用し、大学・研究機関・民間企業と連携しながら、銅酸化物超伝導体（希土類系・ビスマス系）や鉄系超伝導体といった有力な超伝導体のテープ/ワイヤ線材・薄膜・単結晶の通電特性評価やJc特性決定機構の解明に取り組んでいます。

Relating papers

1. “Longitudinal Magnetic Field Effects on (Y,Gd)Ba₂Cu₃O_7−δ Coated Conductor With BaHfO₃ Nanoparticles Fabricated by UTOC-MOD Method,”
   T. Okada et al., IEEE Trans. Appl. Supercond., 29 (2019) 8002705.
2. “Development and large volume production of extremely high current density YBa₂Cu₃O₇ superconducting wires for fusion,”
   A. Molodyk, …, T. Okada et al., Scientific Reports, 11 (2021) 2084.
3. “Flux Pinning Properties of 7-Filament Cu/Ag-Sheathed Ba_1−xK_xFe₂As₂ Tapes at 4.2 K,”
   J. Luo, T. Okada et al., IEEE Trans. Appl. Supercond., 33 (2023) 8200405.
4. “Quadrupling the depairing current density in the iron-based superconductor SmFeAsO_1−xH_x,”
   M. Miura, …, T. Okada, et al., Nature Materials, 23 (2024) 1370.

超伝導線材に対するひずみ効果

　超伝導応用機器の製作過程や通電時に発生する電磁力の影響で超伝導線材にはひずみが生じます。結晶構造（→バンド構造）の変化を通じて、超伝導体特性が変化するほか、ひずみが大きな場合には超伝導線材自体に亀裂・座屈や破断する恐れもあります。

　我々は、ひずみが臨界電流密度特性へ与える影響の評価・解明や、ひずみ印加による超伝導線材における通電特性の制御に取り組んでいます。

Relating papers

1. “A possible explanation for double-peak structure in strain dependence of critical current density in REBa₂Cu₃O_7−δ coated conductors,”
   T. Okada, H. Misaizu, S. Awaji, Supercond. Sci. Technol., 33 (2020) 094014.
2. “Mechanical and critical current characteristics of high-strength (Bi, Pb)₂Sr₂Ca₂Cu₃O_10+δ tapes under uniaxial tensile strain,”
   T. Okada, K. Sakai, S. Awaji, Supercond. Sci. Technol., 34 (2021) 025017.
3. “In-Plane Domain Control of REBCO Coated Conductors by Annealing Under Bending Strain,”
   T. Okada, H. Misaizu, S. Awaji, IEEE Trans. Appl. Supercond., 31 (2021) 6601006.
4. “Mechanical and critical current characteristics of high-strength Bi₂Sr₂Ca₂Cu₃O_10+δ multi-filamentary tapes reinforced with thicker Ni-alloy laminations with various pre-tensions,”
   T. Okada et al., Supercond. Sci. Technol., 36 (2023) 014002.

テーマ3

準備中

研究に使用する主要な装置・施設