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図2-39 線材#4における相関距離1 66の磁界依存性。 線径0・118を除く試料では ピンカがピークになる磁界までは2りピンカのピークの磁界が決定されることに対応している。 0:似ー0・369，ム:#41 66くafが成立しており、 ピン間隔dsによ -0.25，口:似ー0.203，・:#4-0.156，Â.: #4-0. 118

8

B(T)

密度は有効ピン間隔、 d どから計算した有効ピン密度N pexを用い、 η= 1として 計算を行う。 図2-40に線材#4の脱飽和領域における各試料のP pm a xより計算さ れたfpeのds依存性を示す。 fpeは縮径に伴い単調に減少する。 各線材の脱飽和 限界におけるf peの値は、 3.2""1.6X10-13Nの範囲に存在した。 一方、 設計で用 いた(2-10)式から見積もったfpの下限値は各線径における設計ピンサイズ、 及び

B c2xより計算すると、 2. 2，...0. 6 _x 10- 12 Nとなる。 従って、 この値がこの系におけ るfpの設計のガイドラインと見ることができょう。 すなわちf pの設計値が上記

以上の値であれば、 P pm a xの磁界はピン間隔dsで決定され、 またそのピンカは線 形和を用いて設計することができる。

2. 5. 4 ピンカの評価

最後にピンカの評価を行う。 上記のように設計値による要素的ピンカが実験値 より大きいのは、 有効ピン間隔が設計値より減少しN^p eが増加したため、 結果的 にその分だけ有効ピンサイズがdpより減少しているためと考えられる。 実際のピ ン形状の観察は困難であるので、 この効果をピンニング係数ηに取り込むことに して、 実験値との比較を行う。 ここではη= 0.2として線材仰について計算した結 果を表2-7に示す。 実験値と計算値はおおまかには一致しているが、 まだ充分とは いえない。 実際のピン形状との対応は今後の課題といえようロ

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図2-40 線材#4の脱飽和領域による各試料の最大Fpより計算した要素的ピン力

f peと(2-10)式より見積もった設計における要素的ピン力fpのピン間隔d s依存性の比較。

-115-表2-7 線材# 4におけるピンカの測定値と計算値の比較

Sample Fpe(GN/m3) Fpc(GN/m3)

持4-0.369 17.1 17.9 持4-0.299 17.8 16.4

持4-0.25 17.6 15.1

持4-0.203 18.3 12.4 特4-0.156 14.8 10.3

-116-2. 8 まとめ

本章では交流用NbTi極細多芯線のJc向上に適したNbアイランド、型の人工ピンニ ングセンターをピンニング理論に基づき導入した線材を設計 ・ 製作し、 それらの ピンニング特性及び超伝導特性の解析と考察を行った。 その結果 、 従来の交流用 線材では不可能であった広範囲の磁界における高Jc化を達成し、 ピンニングセン ターを制御された範囲内で任意に設計 ・ 導入することにより、 Jc設計の見通しが 得られた。 その研究成果は以下に要約される。

1 )交流用NbTi極細多芯線のJc向上に適したNbアイランド型の人工ピンニングセ ンターをピンニング理論に基づき導入した線材を設計 ・ 製作し、 従来の交流 用線材と比較して大幅なJc向上を達成した。 特に1T以上の磁界におけるJc の増大が顕著であり、 フィラメント径がO.1 p m級のもので、 1Tで1.42X1010A /m2、 フィラメント径がO.4pm級のものでは、 2Tで8. 7X 109A/m 2、 また3Tで は6.1X109A/m2もの高Jcを得た。

2) T cに関しては従来交流用線材と同様にフィラメント径の縮径化に伴う減少が

観測されたが、 人工ピンの有無による差は観測されなかった。 一方、 B c2は ピン体積率の増加に伴って減少する傾向が観測された。 また、 高磁界のピン カ外挿によるB c2 tはさらに減少が大きく、 ピン導入により超伝導体内部の近 接効果、 及びその不均質性が増大していることが明らかになった。

3)履歴損失は従来線材と同様に磁束のピン内部での可逆運動により、 小振幅に おいてはフィラメントの縮径化による大幅な低下が観測された。 さらに、 規 格化損失、 P h/λJcの値は、 町一O. 156では6.98X10-6W/Am(O.灯、50Hz換算)