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「超電導電磁推進装置の高出力化に関する調査研究」の報告書

 事業名 超電導電磁推進装置の高出力化に関する調査研究
 団体名 シップ・アンド・オーシャン財団  


■事業の内容

船舶への超電導技術の応用として、当財団では超電導電磁推進装置の開発を進めてきたが、平成4年6月に実験船「ヤマト1」が世界初の海上航走に成功し、超電導電磁推進装置が船舶の推進装置として使用できることが実証された。
 しかしながら、超電導電磁推進船の実用化のためには、超電導磁石の高磁界化を初めとして、大口径化、軽量化、励磁方法、冷凍技術などの技術開発をさらに進める必要があることが判明した。
 本事業は、超電導磁石の高磁界化や海水の導電率向上などについて、広く情報を集めるとともに超電導電磁推進装置の高出力化に関する研究課題について調査研究を行い、超電導電磁推進船の実用化に資することを目的に実施した。
(1) 実施内容
 [1] 高磁界用線材の性能向上等の調査研究
   高エネルギー加速器研究機構と共同で実施している「Nb3Sn巻線技術の開発」に関し、超電導コイル含浸用エポキシ樹脂の特性調査を行うと共に、Nb3Sn超電導コイルの製作を行った。
 [2] 高出力化に関する新技術の調査
   「超電導電磁推進装置の高出力化に関する新技術調査」に関し、平成7年以降公表された国内外の超電導関連の文献、会議資料等を基に、超電導線材、コイル形状、磁石付帯機器、冷凍システム、各種推進方式の研究開発状況等について調査とりまとめを行った。
(2) 委員会の開催
   開催日および主な審議事項 (4回開催)
 ○第14回 平成10年6月16日(火)
  ・平成10年度事業計画について
  ・平成10年度事業実施計画(案)について
 ○第15回 平成10年9月29日(火)
  ・平成10年度事業経過について
  「Nb3Sn巻き線技術の開発」進捗状況報告
  「超電導電磁推進装置の高出力化に関する新技術の調査」進捗報告
 ○第16回 平成10年12月15日(火)
  「Nb3Sn巻き線技術の開発」進捗状況報告
  「超電導電磁推進装置の高出力化に関する新技術の調査」中間報告
 ○第17回 平成11年2月24日(水)
  「超電導電磁推進装置の高出力化に関する調査研究」事業報告書(案)
■事業の成果

超電導電磁推進船「ヤマト1」の海上航走実験の成功により、超電導電磁推進装置が船舶の推進装置として使用できることが実証されたが、その実用化のためには超電導電磁推進装置の高出力化が必要である。
 このため、本事業では、超電導電磁推進装置の高出力化のためのNb3Sn巻線技術の開発を行うとともに、高出力化を念頭に置いて過去5年間における国内外の超電導関連技術の開発動向について調査した。
 本事業の成果は次の通りである。
(1) Nb3Sn巻線技術の開発
超電導コイル含浸用エポキシ樹脂の比較特性試験を行い、含浸性、耐クラック性、機械特性などを明らかにした。また、これまでに整備したコイル巻線機、Nb3Sn線材、コイルエンドパーツなどを用いてNb3Sn試験用コイルを製作し、Nb3Snコイル製作上の問題点を明らかにした。
(2) 超電導電磁推進装置の高出力化に関する新技術調査
超電導電磁推進装置の高出力化にとって最も重要な高磁界用超電導線材については、Nb3Sn、Nb3Alおよび高温酸化物超電線材の開発が行われている。
 Nb3Sn線材は臨界電流に対する歪みの影響が大きいため安定化材を補強して耐電磁力特性を上げる開発が行われる一方、内径50mmのダイポールコイルで13.5Tの磁界を達成している。
 Nb3AlはNb3Snに比べて臨界温度が高く、応力や歪みよる特性の劣化が少ないことからNb3Sn に替わる線材として期待され、現在16〜24Tの高磁界中で適用可能なNb3Alの開発が進められている。
高温酸化物超電導線材についてはビスマス系の開発が主流で、長さ1200mの長尺ケーブルの製作例や、外径292mm、内径80mmのパンケーキ型コイルで7Tの磁界を達成している。
1994年にコイル内径40mmであったものが、95年に60mm、97年に80mmと次第に大きくなっているが、実用化のためには更なる大型化や信頼性の向上などを図る必要がある。また、高温超電導体とはいいながら液体窒素で使用すると臨界特性が著しく低下するため、現在のところ液体ヘリウム温度に近いところで使用せざるを得ないなど解決すべき課題が多いが、臨界温度の高い超電導体は理論的には臨界磁界も高いといわれていることから、強力な磁界が必要な超電導電磁推進船にとって高温酸化物超電導体の早い実用化が期待されるところである。
 我が国の超電導に関連する技術レベルは高く、特に高磁界用超電導線材の開発やコイルの製作技術については貴重な経験と豊富な実績がある。これらを基盤にして高磁界用超電導コイルの開発が飛躍的に進み、超電導電磁推進船の実用化が促進されることが期待される。





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更新日: 2020年4月4日

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