Status and perspective of the NbAl development

NbAlの開発状況と今後の展望

竹内 孝夫*; 菊池 章弘*; 伴野 信哉*; 北口 仁*; 飯嶋 安男*; 田川 浩平*; 中川 和彦*; 土屋 清澄*; 満田 史織*; 小泉 徳潔; 奥野 清

Takeuchi, Takao*; Kikuchi, Akihiro*; Banno, Nobuya*; Kitaguchi, Hitoshi*; Iijima, Yasuo*; Tagawa, Kohei*; Nakagawa, Kazuhiko*; Tsuchiya, Kiyosumi*; Mitsuda, Shiori*; Koizumi, Norikiyo; Okuno, Kiyoshi

急熱急冷法NbAlは、NbSnに比べて耐歪特性に優れている、臨界磁場が26T以上と高いなど、より高磁場が必要となる次世代の核融合炉や加速器への応用に適している。急熱急冷法NbAl線は、過飽和固容体を生成するために約2000Cで一時熱処理を行う。このため、銅などの安定化材をあらかじめ線材に付加しておくことができないなどの技術的課題があった。これに対して、一時熱処理後に銅をメッキする、あるいはクラッド加工で銅を付加する技術を開発し、急熱急冷法NbAl線材を用いた20T級小型コイルの開発に成功した。さらに、50kgビレットを用いて、長さ2600mの長尺線材の製作にも成功し、大量生産技術の確立に目途も立てた。

NbAl has advantages of better tolerance to strain/stress and a higher critical magnetic field (30 T at 4.2 K) for stoichiometric composition over NbSn. The rapid-heating, quenching and transformation annealing (RHQT) process enables to form a stoichiometric NbAl with fine grain structures via metastable bcc supersaturated-solid-solution. As a result a large critical current density of NbAl is achieved over the whole range of magnetic fields without trading off the excellent strain tolerance. A long-length of RHQ processing has been established, and a rectangular but Cu stabilized NbAl strand is about be commercially available for NMR uses. Ag or Cu internal stabilization and Cu ion-plating/electroplating techniques have been also developed to enable the stabilized round wire for accelerator and fusion magnets. Successfully energized test coils that were manufactured with a wind-and-react technique have demonstrated that a long piece of Cu stabilized RHQT NbAl wire is really available for practical applications.