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論文

Characterization of BaZrO$$_{3}$$ nanocolumns in Zr-added (Gd,Y)Ba$$_{2}$$Cu$$_{3}$$Ox superconductor tape by anomalous small-angle X-ray scattering

大場 洋次郎; 佐々木 宏和*; 山崎 悟志*; 中崎 竜介*; 大沼 正人*

Superconductor Science and Technology, 32(5), p.055011_1 - 055011_5, 2019/05

 パーセンタイル:100(Physics, Applied)

Artificial pinning centers (APC) in rare-earth barium copper oxide (REBCO) tapes have been characterized by anomalous small-angle X-ray scattering (ASAXS). As Zr is distributed only in the APC, the scattering from the APC can be separated using ASAXS measurements at Zr K absorption edge. The ASAXS successfully provided the distance between the APC and the average diameter of the APC. The results confirmed that ASAXS is useful for the characterization of APC.

論文

High flux pinning efficiency by columnar defects dispersed in three directions in YBCO thin films

末吉 哲郎*; 西村 太宏*; 藤吉 孝則*; 光木 文秋*; 池上 知顯*; 石川 法人

Superconductor Science and Technology, 29(10), p.105006_1 - 105006_7, 2016/10

 被引用回数:3 パーセンタイル:66.42(Physics, Applied)

YBa$$_{2}$$Cu$$_{3}$$Oy(YBCO)薄膜において、イオン照射によって3方向に角度を分散させた柱状欠陥を導入することによって、超伝導磁束のピニング特性の変化を系統的に調べた。具体的には、輸送電流方向に対して垂直な面内に3方向を設定したA条件と、平行な面内に3方向を設定したB条件とで比較した。もともとのYBCOの臨界電流密度の異方性が、それぞれの柱状欠陥の導入条件によってどのように変化するかが焦点である。その結果、B条件の方が特に高い臨界電流密度を示すことが分かった。この結果は、柱状欠陥の磁束ピニング特性の向上効果は、それぞれの柱状欠陥の向上効果の単純な和ではないことを示した。また、その向上効果を最大化するためには、柱状欠陥の数だけでなくその方向の条件を工夫することによって達成可能だということを明らかにした。

論文

Uniaxial strain dependence of the critical current of DI-BSCCO tapes

長村 光造*; 町屋 修太郎*; Hampshire, D. P.*; 土屋 佳則*; 菖蒲 敬久; 梶原 堅太郎*; 長部 吾郎*; 山崎 浩平*; 山田 雄一*; 藤上 純*

Superconductor Science and Technology, 27(8), p.085005_1 - 085005_11, 2014/08

 被引用回数:17 パーセンタイル:24.61(Physics, Applied)

In order to explain the effect of uniaxial strain on the critical current of DI-BSCCO-Bi2223 tapes, we employed a springboard sample holder that can smoothly and continuously apply both tensile and compressive strains to tape samples. Over a narrow tensile strain region, the critical current in the tapes decreased linearly with increasing strain and returned reversibly with decreasing strain. In this paper, we clearly characterize the reversible range terminated by both compressive and tensile strains, in which filaments do not fracture. Our analysis of the compressive regime beyond the relaxation strain suggests that although BSCCO filament fracture is the primary factor that leads to a decrease in critical current, the critical current in those regions of filaments that are not fractured increases linearly and reversibly with decreasing applied strain at compressive strains well beyond the reversible region for the tape.

論文

Neutron diffraction measurement of internal strain in the first Japanese ITER CS conductor sample

辺見 努; Harjo, S.; 布谷 嘉彦; 梶谷 秀樹; 小泉 徳潔; 相澤 一也; 町屋 修太郎*; 長村 光造*

Superconductor Science and Technology, 26(8), p.084002_1 - 084002_6, 2013/08

 被引用回数:12 パーセンタイル:37.89(Physics, Applied)

原子力機構はITER計画において、中心ソレノイド(CS)コイル導体の製作を担当している。ローザンヌ工科大学が所有するSULTAN試験装置を用いたITER CS導体の性能検証試験の結果、電磁力の繰り返し回数に比例して、分流開始温度が線形に低下する現象が確認された。劣化の原因を調査するため、内部の撚線の状態を観察した結果、高磁場部において、電磁力により撚線が圧縮される側よりも隙間が空く側で超伝導線が大きなたわみが生じていることが観察された。超伝導線の性能は歪により劣化するが、たわみ量だけでは歪を定量的に評価することが困難である。そこで、歪を定量的に評価し、劣化箇所を特定することを目的として、歪を非破壊で直接測定することができるJ-PARCに設置された工学材料回折装置「匠」を用いて、中性子回折による歪測定を実施した。その結果、高磁場部の隙間が空く側でのみ曲げ変形が観測され、劣化箇所を特定することが可能となった。

論文

Effects of particle irradiations on vortex states in iron-based superconductors

為ヶ井 強*; 田縁 俊光*; 柳生田 英徳*; 土屋 雄司*; Mohan, S.*; 谷口 智隆*; 仲島 康行*; 岡安 悟; 笹瀬 雅人*; 北村 尚*; et al.

Superconductor Science and Technology, 25(8), p.084008_1 - 084008_14, 2012/08

 被引用回数:55 パーセンタイル:6.47(Physics, Applied)

様々な高エネルギー粒子を鉄系超伝導体に照射し、臨界電流密度$$J$$$$_{rm c}$$と磁束ダイナミクスへの影響を系統的に調べた。十分なエネルギー付与のできる粒子線照射ならば、銅酸化物高温超伝導体の場合と同様に、$$J$$$$_{rm c}$$の増加や磁束ダイナミクスの抑制に効果があることがわかった。一般に、$$J$$$$_{rm c}$$の増大は銅酸化物に比べて遙かに高い照射量まで持続する。照射効果の詳細はイオン種やエネルギーに依存するが、同種のイオンやエネルギーでもその効果は対象となる鉄系超伝導体ごとに異なる。重イオン照射によって作られる欠陥の相関性は不可逆磁化の角度依存性によって確かめられた。

論文

Local strain and its influence on mechanical-electromagnetic properties of twisted and untwisted ITER Nb$$_{3}$$Sn strands

長村 光造*; 町屋 修太郎*; 土屋 佳則*; 鈴木 裕士; 菖蒲 敬久; 佐藤 真直*; 辺見 努; 布谷 嘉彦; 落合 庄治郎*

Superconductor Science and Technology, 25(5), p.054010_1 - 054010_9, 2012/05

 被引用回数:11 パーセンタイル:44.64(Physics, Applied)

It is important to evaluate the local strain exerted on superconducting filaments in Nb$$_{3}$$Sn strands, because it influences both superconducting and mechanical properties, in particular for the ITER project. The local strain in the twisted and untwisted Nb$$_{3}$$Sn strands was directly measured at room temperature as well as at low temperatures by means of quantum beam techniques. The interrelation between the force-free strain and the intrinsic strain showing a maximum critical current was considered on the basis of the present experimental data as well as the recent theory. The thermal strains along both directions parallel and transverse to the strand axis were numerically evaluated. The force-free strain along the axial direction is deduced to be distributed among grains with different crystal orientation with respect to the axial direction. It is suggested that this fact affects the definition of intrinsic strain.

論文

Analytical model of the critical current of a bent Nb$$_{3}$$Sn strand

小泉 徳潔; 村上 陽之; 辺見 努; 中嶋 秀夫

Superconductor Science and Technology, 24(5), p.055009_1 - 055009_12, 2011/05

 被引用回数:18 パーセンタイル:30.21(Physics, Applied)

核融合炉で使用されるケーブル・イン・コンジット(CIC)導体では、巨大な電磁力を受けて、内部の素線が曲げ変形して、臨界電流性能が劣化するという現象が観測されている。本劣化を定量的に評価するためには、素線の曲げ変形と臨界電流性能の劣化を簡易的に評価する解析モデルの構築が必要である。そこで、著者らは、Nb$$_{3}$$Sn線を曲げた場合の臨界電流値の劣化を、素線構成材料Nb$$_{3}$$Sn,銅,ブロンズ,バリア材(Ta, Nb)の弾性変形に加えて、新たに、銅及びブロンズの塑性変形、フィラメント断線の影響を考慮して計算する解析モデルを開発した。本解析モデルを用いた計算結果と一様に曲げ歪を加えたNb$$_{3}$$Sn線の臨界電流値の測定結果を比較し、解析結果がよく一致することを確認した。これにより、モデルの妥当性を検証した。加えて、曲げ変形で銅,ブロンズが塑性変形、あるいは一部のフィラメントが断線した後に、曲げ戻すと素線が引張歪を受けて、臨界電流値が曲げ前のそれよりも高くなりうることを解析的に示し、他の研究者が示した試験結果を定量的に説明することもできた。

論文

Microwave-induced supercurrent in a ferromagnetic Josephson junction

挽野 真一*; 森 道康; 高橋 三郎*; 前川 禎通

Superconductor Science and Technology, 24(2), p.024008_1 - 024008_5, 2011/02

 被引用回数:3 パーセンタイル:79.14(Physics, Applied)

We study the supercurrent resulting from coupling of the Josephson-phase and the spin-wave excited by microwave radiation in a ferromagnetic Josephson junction, in which two superconductors are separated by a ferromagnet. To explore how the spin wave excitation affects the current-voltage curve, the resistively shunted junction model, which is an equation of motion for the Josephson-phase, is extended by considering the gauge invariance including magnetization. When the magnetization is driven by the microwave adjusted to the ferromagnetic resonance frequency, the dc supercurrent is induced in the junction, and the current-voltage curve shows step structures as a function of applied voltage. The position of each step in voltage is proportional to the microwave frequency multiplied by even number. This means that the even number of magnons is necessary for the singlet Cooper pair to go through the ferromagnetic layer. The magnitudes of step-height can be controlled by tuning the shape of interface. Our results present a new route to observe the spin-wave excitation by the Josephson effect.

論文

Ferromagnetic resonance with a magnetic Josephson junction

Barnes, S. E.*; Aprili, M.*; Petkovi$'c$, I.*; 前川 禎通

Superconductor Science and Technology, 24(2), p.024020_1 - 024020_6, 2011/02

 被引用回数:7 パーセンタイル:59.49(Physics, Applied)

We show experimentally and theoretically that there is a coupling via the Aharonov-Bohm phase between the order parameter of a ferromagnet and a singlet, s-wave, Josephson supercurrent. We have investigated the possibility of measuring the dispersion of such spin waves by varying the magnetic field applied in the plane of the junction and demonstrated the electromagnetic nature of the coupling by the observation of magnetic resonance side-bands to microwave induced Shapirosteps.

論文

Force free strain exerted on a YBCO layer at 77 K in surround Cu stabilized YBCO coated conductors

長村 光造*; 町屋 修太郎*; 土屋 佳則*; 鈴木 裕士

Superconductor Science and Technology, 23(4), p.045020_1 - 045020_7, 2010/04

 被引用回数:18 パーセンタイル:31.68(Physics, Applied)

幅4mmのCu安定化YBCO被覆導体テープを用いて、YBCO被覆導体の臨界電流に対する応力ひずみの影響を評価した。中性子回折を用いて、YBCO層に作用する内部ひずみを77Kという低温環境において決定した。初期の圧縮ひずみは引張荷重作用下で減少し、YBCO層における内部応力がゼロとなるforce-free strain(A$$_{rm ff}$$)で引張成分に変化した。A$$_{rm ff}$$は77Kで0.19-0.21%であった。一方、77Kで単軸引張荷重下における臨界電流を測定した結果、そのひずみ依存性は特徴的な挙動を示すとともに、臨界電流は0.035%で極大を示した。これは上記A$$_{rm ff}$$の値とは大きく異なっており、最大臨界電流の得られるひずみはA$$_{rm ff}$$とは相関を有しないことが明らかとなった。

論文

Collective dynamics of macroscopic quantum tunneling in layered high-$$T$$$$_{rm c}$$ superconductors

町田 昌彦; 小山 富男*

Superconductor Science and Technology, 20(2), p.S23 - S27, 2007/02

 被引用回数:19 パーセンタイル:32.36(Physics, Applied)

高温超伝導体の結晶構造は、超伝導層,絶縁(半導体)層が交互に積層した構造を持つため、結晶それ自身が、積層型ジョセフソン素子としての機能を持っていることが知られている。現在まで、独立した1個のジョセフソン素子の動作特性は十分に研究されており、多くの知見が得られてきたが、それが積層して集団で動作する際のダイナミクスについてはこれまであまり研究されてこなかった。本研究発表では、極低温(1K以下)にて、このジョセフソン素子の集団が、集団としてどのように動作するかについてシミュレーション結果を交えて議論し、集団としての量子トンネル効果というシステムとしての新しい量子ダイナミクスを明らかにする。

論文

Evaluation of strain applied to strands in a 13T-46kA Nb$$_{3}$$Al cable-in-conduit conductor

小泉 徳潔; 布谷 嘉彦; 松井 邦浩; 中嶋 秀夫; 安藤 俊就*; 奥野 清

Superconductor Science and Technology, 16(9), p.1092 - 1096, 2003/09

 被引用回数:8 パーセンタイル:53.57(Physics, Applied)

ITER-EDAの一環として、TFコイルの製作にreact-and-wind法を採用できることを実証するために、13T-46kA Nb$$_{3}$$Alインサート(ALI)を開発した。react-and-wind法を採用した場合、導体は0.4%の曲歪を受けるため、ALI導体には、熱処理後に故意に0.4%の曲歪を印加した。したがって、導体は熱歪と曲歪を受ける。ALIの臨界電流値の測定結果から、素線が受ける熱歪,導体の曲げによる歪みは、それぞれ0.4%, 0%と評価できた。熱歪は予想値とよく一致した。他方、導体の曲げによっては、素線軸方向の歪は印加されなかった。また、歪の評価結果を、Nb$$_{3}$$Sn導体のそれとも比較した。Nb$$_{3}$$Sn導体の場合は、予想外の歪が生じたが、Nb$$_{3}$$Al導体ではそのような歪は発生しなかった。これは、Nb$$_{3}$$Al線の剛性が高いことに起因する。本結果は、Nb$$_{3}$$Al導体が大型コイルへの適用性に優れていることを示す。

論文

Electrical transport properties of bulk MgB$$_{2}$$ materials synthesized by electrolysis on fused mixtures of MgCl$$_{2}$$, NaCl, KCl and MgB$$_{2}$$O$$_{4}$$

吉井 賢資; 阿部 英樹*

Superconductor Science and Technology, 15(10), p.L25 - L27, 2002/10

 被引用回数:10 パーセンタイル:48.28(Physics, Applied)

MgCl$$_{2}$$, NaCl, KCl及びMgB$$_{2}$$O$$_{4}$$の混合溶融塩に対し、Arフロー下600$$^{circ}$$Cにおいて電析を行ったところ、超伝導体MgB$$_{2}$$を含む析出物が得られた。この試料に対し、ゼロ磁場下の電気伝導測定を行ったところ、超伝導転移が約37Kで観測された。この温度は磁化測定から得られたものと近い。抵抗率は約32K以下でゼロとなった。電気伝導率の外部磁場依存性から、0Kでの上部臨界磁場及びコヒーレンス長は9.7T及び5.9nmと求められた。

論文

The Strain and temperature scalling law for the critical current density of a jelly-roll Nb$$_{3}$$Al strand in high magnetic fields

Keys, S.*; 小泉 徳潔; Hampshire, D.*

Superconductor Science and Technology, 15(7), p.991 - 1010, 2002/07

 被引用回数:32 パーセンタイル:19.53(Physics, Applied)

ジェリー・ロール製ニオブ・アルミ線の臨界電流密度を、磁場,温度,歪の3つのパラメーターの関数として、はじめて測定し、その評価式を導いた。磁場は15T以下,温度は14K以下,歪は-1.8~0.7%の範囲で変化させた。

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