(57)【要約】【課題】補強部材を複合化し、加工性が良く、Ｊｃ特性に優れた、内部スズ法によるＮｂ３Ｓｎ超電導前駆体線材、Ｎｂフィラメント素線、Ｎｂ３Ｓｎ超電導線材並びにその製造方法を提供する。【解決手段】Ｎｂ３Ｓｎ超電導前駆体線材は、Ｎｂ又はＮｂ合金を含む複数のＮｂフィラメント素線と、Ｓｎ又はＳｎ合金を含む複数のＳｎ素線を備え、前記Ｎｂフィラメント素線はＴａ、Ｔａ合金、Ｗ、Ｗ合金、Ｍｏ、Ｍｏ合金、Ｖ、Ｖ合金、Ｚｒ、Ｚｒ合金、Ｈｆ及びＨｆ合金からなる群から選ばれる少なくとも１種の金属、又は、Ｔａ、Ｗ、Ｍｏ、Ｖ、Ｚｒ及びＨｆからなる群から選ばれる少なくとも１種の金属を含むＮｂ合金からなる補強部材を中心に備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内部スズ法でＮｂ３Ｓｎ超電導線材を製造する際に用いるＮｂ３Ｓｎ超電導前駆体線材であって、Ｎｂ又はＮｂ合金を含む複数のＮｂフィラメント素線と、Ｓｎ又はＳｎ合金を含む複数のＳｎ素線を備え、前記Ｎｂフィラメント素線は中心に補強部材を備え、前記補強部材は、Ｔａ、Ｔａ合金、Ｗ、Ｗ合金、Ｍｏ、Ｍｏ合金、Ｖ、Ｖ合金、Ｚｒ、Ｚｒ合金、Ｈｆ及びＨｆ合金からなる群から選ばれる少なくとも１種の金属、又は、Ｔａ、Ｗ、Ｍｏ、Ｖ、Ｚｒ及びＨｆからなる群から選ばれる少なくとも１種の金属を含むＮｂ合金からなることを特徴とするＮｂ３Ｓｎ超電導前駆体線材。
【請求項２】
前記Ｎｂフィラメント素線は、前記補強部材の周囲に設けられたＮｂ又はＮｂ合金層を備え、前記Ｎｂ又はＮｂ合金層の断面積と前記補強部材の断面積の合計に対する前記補強部材の断面積の比率が、０．１９以上０．６９以下である請求項１記載のＮｂ３Ｓｎ超電導前駆体線材。
【請求項３】
前記Ｎｂ３Ｓｎ超電導前駆体線材全体の断面積に対する前記補強部材の断面積の比率が０．０４以上０．３０以下である請求項１又は２に記載のＮｂ３Ｓｎ超電導前駆体線材。
【請求項４】
前記Ｎｂ３Ｓｎ超電導前駆体線材全体の断面積に対する前記補強部材の断面積の比率が０．０６以上である請求項３に記載のＮｂ３Ｓｎ超電導前駆体線材。
【請求項５】
前記Ｎｂ３Ｓｎ超電導前駆体線材全体の断面積に対する前記補強部材の断面積の比率が０．１９以下である請求項３又は４に記載のＮｂ３Ｓｎ超電導前駆体線材。
【請求項６】
補強部材を中心に有し、前記補強部材の周囲に設けられたＮｂ又はＮｂ合金層を備え、前記補強部材は、Ｔａ、Ｔａ合金、Ｗ、Ｗ合金、Ｍｏ、Ｍｏ合金、Ｖ、Ｖ合金、Ｚｒ、Ｚｒ合金、Ｈｆ、およびＨｆ合金からなる群から選ばれる少なくとも１種の金属、又は、Ｔａ、Ｗ、Ｍｏ、Ｖ、Ｚｒ、Ｈｆからなる群から選ばれる少なくとも１種の金属を含むＮｂ合金からなるＮｂフィラメント素線。
【請求項７】
前記Ｎｂ又はＮｂ合金層の断面積と前記補強部材の断面積の合計に対する前記補強部材の断面積の比率が、０．１９以上０．６９以下である請求項６記載のＮｂフィラメント素線。
【請求項８】
前記Ｎｂ又はＮｂ合金層の断面積と前記補強部材の断面積の合計に対する前記補強部材の断面積の比率が、０．５１以下である請求項７記載のＮｂフィラメント素線。
【請求項９】
請求項１記載のＮｂ３Ｓｎ超電導前駆体線材を熱処理することにより、前記Ｎｂフィラメント素線にＳｎを拡散させてＮｂ３Ｓｎを生成したＮｂ３Ｓｎ超電導線材。
【請求項１０】
Ｎｂ又はＮｂ合金を含む複数のＮｂフィラメント素線と、Ｓｎ又はＳｎ合金を含む複数のＳｎ素線を用意する工程と、前記Ｎｂフィラメント素線の中心に、Ｔａ、Ｔａ合金、Ｗ、Ｗ合金、Ｍｏ、Ｍｏ合金、Ｖ、Ｖ合金、Ｚｒ、Ｚｒ合金、Ｈｆ、およびＨｆ合金からなる群から選ばれる少なくとも１種の金属、又は、Ｔａ、Ｗ、Ｍｏ、Ｖ、Ｚｒ、Ｈｆからなる群から選ばれる少なくとも１種の金属を含むＮｂ合金からなる補強部材を配置する工程を備えることを特徴とするＮｂ３Ｓｎ超電導前駆体線材の製造方法。
【請求項１１】
前記Ｎｂフィラメント素線の中心に前記補強部材を配置する工程は、Ｔａ、Ｔａ合金、Ｗ、Ｗ合金、Ｍｏ、Ｍｏ合金、Ｖ、Ｖ合金、Ｚｒ、Ｚｒ合金、Ｈｆ、およびＨｆ合金からなる群から選ばれる少なくとも１種の金属、又は、Ｔａ、Ｗ、Ｍｏ、Ｖ、Ｚｒ、Ｈｆからなる群から選ばれる少なくとも１種の金属を含むＮｂ合金からなる棒をＮｂ又はＮｂ合金からなるパイプ内に挿入する工程を含む請求項１０記載のＮｂ３Ｓｎ超電導前駆体線材の製造方法。
【請求項１２】
前記Ｎｂフィラメント素線の中心に前記補強部材を配置する工程は、Ｔａ、Ｔａ合金、Ｗ、Ｗ合金、Ｍｏ、Ｍｏ合金、Ｖ、Ｖ合金、Ｚｒ、Ｚｒ合金、Ｈｆ、およびＨｆ合金からなる群から選ばれる少なくとも１種の金属、又は、Ｔａ、Ｗ、Ｍｏ、Ｖ、Ｚｒ、Ｈｆからなる群から選ばれる少なくとも１種の金属を含むＮｂ合金からなる金属棒の周囲にＮｂ又はＮｂ合金からなるシートを巻き付ける工程を含む請求項１０記載のＮｂ３Ｓｎ超電導前駆体線材の製造方法。
【請求項１３】
請求項１記載のＮｂ３Ｓｎ超電導前駆体線材を熱処理することにより、前記Ｎｂフィラメント素線にＳｎを拡散させてＮｂ３Ｓｎを生成する工程を備えるＮｂ３Ｓｎ超電導線材の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、Ｎｂ３Ｓｎ超電導前駆体線材、Ｎｂフィラメント素線、Ｎｂ３Ｓｎ超電導線材並びにその製造方法に関し、特に、高磁場マグネットなどに応用可能な高Ｊｃ（臨界電流密度）で高強度を有するＮｂ３Ｓｎ超電導前駆体線材、Ｎｂフィラメント素線、Ｎｂ３Ｓｎ超電導線材並びにその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、Ｎｂ３Ｓｎ超電導線材の製造方法としてブロンズ法が広く用いられている。ブロンズ法は、Ｃｕ−Ｓｎ合金製のマトリクスの内部に多数のＮｂフィラメントを配置した構造を備えたＮｂ３Ｓｎ超電導前駆体線材に熱処理を施すことにより、Ｃｕ−Ｓｎ合金中のＳｎをＮｂフィラメントに拡散させてＮｂフィラメントの部分にＮｂ３Ｓｎを生成させ、Ｎｂ３Ｓｎ超電導線材を形成する方法である。しかし、Ｃｕ−Ｓｎ合金におけるＳｎの固溶限は１６質量％程度が上限であるため、それ以上のＮｂ３Ｓｎの生成はできず、臨界電流値（Ｉｃ）にも限界が生じていた。
【０００３】
上記の問題に対応するため、Ｓｎの供給源をＣｕ−Ｓｎ合金以外とし、ブロンズ法より多くのＳｎを供給できる内部スズ法（内部拡散法）が開発された。
【０００４】
内部スズ法は、Ｃｕ製のマトリクス（Ｃｕマトリクス）の内部に複数本のＮｂフィラメントを配置し、さらにＣｕマトリクスの中心部にＳｎ供給源としてＳｎ又はＳｎ合金層を配置した構造のサブエレメント線を作製し、複数本のサブエレメント線を束ねて作製した多芯線材に熱処理を行うことにより、Ｓｎ層からＣｕマトリクスを介してＳｎを拡散させＮｂフィラメントの部分にＮｂ３Ｓｎを生成させ、Ｎｂ３Ｓｎ超電導線材を形成する方法である。
【０００５】
また内部スズ法の別のＮｂ３Ｓｎ超電導線材の製造方法として、Ｃｕマトリクス中に多芯のＮｂフィラメントを配置した素線と、Ｓｎ又は外周にＣｕを配置した単芯のＳｎ素線をそれぞれ複数本複合化して多芯線材を作製する方法も行われている（特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００６−４６８４号公報
【特許文献２】特公平１−８６９８号公報
【特許文献３】米国特許第６９８１３０９号明細書
【特許文献４】特開２００８−１６６１７３号公報
【特許文献５】特開２０１０−１２９４５３号公報
【非特許文献】
【０００７】
【非特許文献１】J.A. Parrel et al., "High field Nb3Sn conductor development at Oxford Superconducting Technology" IEEE Trans. Appl. Supercond., 2006, vol. 13, issue 2, pp.3470-3473
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
内部スズ法はブロンズ法に比べてＳｎの複合化の比率を高くすることができるため、Ｎｂ３Ｓｎ超電導線材のＪｃとしては、たとえば１２Ｔの磁場中でｎｏｎ−Ｃｕ  Ｊｃ（非銅部臨界電流密度）＝２９００Ａ／ｍｍ2の高い特性が得られている（非特許文献１）。
【０００９】
かかる内部スズ法によるＮｂ３Ｓｎ超電導線材（内部スズ法線材）を用いて超電導マグネットを作製した場合、マグネット内の巻き線部分には、Ｎｂ３Ｓｎ超電導線材の単位断面積あたりの通電電流をＪ（Ａ／ｍｍ2）、巻き線部分における磁場（磁束密度）の大きさをＢ（Ｔ）、巻き線のマグネット内における半径をＲ（ｍｍ）とすると、Ｎｂ３Ｓｎ超電導線材を引っ張る方向にσ＝ＢＪＲで表される電磁応力（Ｎｂ３Ｓｎ超電導線材の単位断面積あたりの電磁力）σが発生する。
【００１０】
内部スズ法線材はＪｃが高いという特徴があり、これを用いたマグネットが発生する磁場もまた高くすることが可能である。従って、上式のとおりＮｂ３Ｓｎ超電導線材に加わる電磁応力も大きくなる。
【００１１】
一般にＮｂ３Ｓｎ超電導線材のＪｃ特性は歪に対して敏感であり、１％程度の歪が加わるだけでもＪｃが低下することが知られている。このため磁場の高いマグネットを作製する場合には、線材内に補強用の部材を複合化した構造の複合線材が用いられてきた。補強部材の線材断面内の配置としては、従来、ブロンズ法線材及び内部スズ法線材のいずれにおいても、多芯線材の中央部付近の超電導フィラメントを必要に応じた本数だけＴａなどの補強部材で置換した構造が用いられてきた。
【００１２】
ブロンズ法では、Ｓｎの供給源としてＣｕ−Ｓｎ合金が用いられる。Ｃｕ−Ｓｎ合金は硬いことから、ＮｂフィラメントやＴａなどの補強部材に対して大きな硬度差が無く、Ｎｂ３Ｓｎ超電導前駆体線材の断面内に大きな硬さの分布は無い。このため伸線加工の際も均一に加工することが可能であった。
【００１３】
これに対し、内部スズ法では、内部スズ法線材の内部に非常に柔らかいＳｎ材料が単独で組み込まれる。ここで、従来のように多芯線材の中心部に補強用のＴａ部材を配置し、多芯線材の外周側にＳｎを配置すると、多芯線材の断面内で大きな硬さの分布ができて、伸線加工時に断面の不均一な変形、あるいは断線などを引き起こす可能性があった。
【００１４】
また、多芯線材の中心フィラメントを補強部材で置き換える方法では、補強部材を入れたことにより多芯線材全体としての強度は向上するが、個々のＮｂ３Ｓｎフィラメントには補強がないので歪が入りやすい。
【００１５】
すなわち、多芯線材の長手方向に引張り歪が加わるような状況では、多芯線材内のどの位置に補強部材が入っていても、補強部材の複合比率に応じた分の強度の向上が予想される。しかし実際には、多芯線材に加わる歪は多芯線材の長手方向の引張り歪だけでなく、例えば多芯線材を複数本撚り合わせて導体化した場合は撚り線内の線材同士が交差するので、局部的な曲げ歪や横方向の圧縮歪が発生する。このような場合には、多芯線材の中心に補強部材を配置しても個々のフィラメントには歪が加わり、線材特性の劣化を引き起こすことが予想される。
【００１６】
ブロンズ法では、熱処理することによりＮｂ３Ｓｎ超電導前駆体線材中のＮｂフィラメントの部分にブロンズ部分からＳｎが供給されてＮｂ３Ｓｎが生成する。このとき、Ｎｂ３Ｓｎフィラメントの中心部分ではＮｂ３Ｓｎが生成せず未反応のＮｂが残ることがしばしば見られる。これは、ブロンズ法においてＳｎの組み込み量が少ないことが原因と考えられる。当然ながら未反応Ｎｂの部分ではＮｂ３Ｓｎの超電導特性は得られない。また未反応Ｎｂに近い部分のＮｂ３ＳｎではＳｎ濃度が低いためにＮｂ３Ｓｎの外周側よりＪｃが低いことが知られている。
【００１７】
そこで、臨界電流密度（Ｊｃ）を向上させるため、Ｎｂフィラメントの芯に５原子％以下のＴｉを含有させる方法が提案されている（特許文献２）。また、Ｎｂフィラメントの中心部に穴を開け、Ｎｂ−Ｔｉ合金芯を挿入する方法も提案されている（特許文献３）。しかしながら、これらの方法には製造コストが高くなる、製造中の断線のおそれがある等の問題があった。
【００１８】
この問題を解決するために、Ｎｂフィラメントの芯の周囲に、Ｔｉ，Ｔａ，Ｚｒ及びＨｆからなる群から選ばれる１種以上の元素を含有するＮｂ基合金からなる円筒状層又は上記のＮｂ基合金からなる複数の板状部材を組み合わせてなる略円筒状層を配置し、更にその外周にＮｂからなる円筒状層を配置する方法が提案されている（特許文献４）。しかし、この方法は製造工程が複雑で加工性が低い。
【００１９】
一方で、Ｎｂ３Ｓｎ超電導線材は上述したようにわずかな歪で特性が低下する傾向があるために、むしろ未反応のＮｂ芯があることで個々のＮｂ３Ｓｎフィラメントが補強されることから、未反応のＮｂ芯によって歪に対する特性低下を防止することも提案されている（特許文献５）。
【００２０】
このように、臨界電流密度の観点からはＮｂ３Ｓｎフィラメントの中心の未反応Ｎｂは無いのが好ましく、フィラメントの歪に対する補強の点からはＮｂ３Ｓｎフィラメントの中心の未反応Ｎｂはあるのが好ましいという、二律背反する事象となっていた。
【００２１】
本発明は上記課題を解決するためになされたものであり、内部スズ法でＮｂ３Ｓｎ超電導線材を製造する際に用いられる、補強部材を複合化し、加工性が良く、Ｊｃ特性に優れたＮｂ３Ｓｎ超電導前駆体線材、Ｎｂフィラメント素線、Ｎｂ３Ｓｎ超電導線材並びにその製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００２２】
本発明の第１の形態は、上記課題を解決するために、内部スズ法でＮｂ３Ｓｎ超電導線材を製造する際に用いるＮｂ３Ｓｎ超電導前駆体線材であって、Ｎｂ又はＮｂ合金を含む複数のＮｂフィラメント素線と、Ｓｎ又はＳｎ合金を含む複数のＳｎ素線を備え、前記Ｎｂフィラメント素線は中心に補強部材を備え、前記補強部材は、Ｔａ、Ｔａ合金、Ｗ、Ｗ合金、Ｍｏ、Ｍｏ合金、Ｖ、Ｖ合金、Ｚｒ、Ｚｒ合金、Ｈｆ及びＨｆ合金からなる群から選ばれる少なくとも１種の金属、又は、Ｔａ、Ｗ、Ｍｏ、Ｖ、Ｚｒ及びＨｆからなる群から選ばれる少なくとも１種の金属を含むＮｂ合金からなることを特徴とするＮｂ３Ｓｎ超電導前駆体線材を提供する。
【００２３】
前記Ｎｂフィラメント素線は、前記補強部材の周囲に設けられたＮｂ又はＮｂ合金層を備え、前記Ｎｂ又はＮｂ合金層の断面積と前記補強部材の断面積の合計に対する前記補強部材の断面積の比率が、０．１９以上０．６９以下であることが好ましい。
【００２４】
前記Ｎｂ３Ｓｎ超電導前駆体線材全体の断面積に対する前記補強部材の断面積の比率が０．０４以上０．３０以下であることが好ましい。更に、前記Ｎｂ３Ｓｎ超電導前駆体線材全体の断面積に対する前記補強部材の断面積の比率が０．０６以上であることがより好ましい。また、前記Ｎｂ３Ｓｎ超電導前駆体線材全体の断面積に対する前記補強部材の断面積の比率が０．１９以下であることがより好ましい。
【００２５】
本発明の第２の形態は、更に、補強部材を中心に有し、前記補強部材の周囲に設けられたＮｂ又はＮｂ合金層を備え、前記補強部材は、Ｔａ、Ｔａ合金、Ｗ、Ｗ合金、Ｍｏ、Ｍｏ合金、Ｖ、Ｖ合金、Ｚｒ、Ｚｒ合金、Ｈｆ、およびＨｆ合金からなる群から選ばれる少なくとも１種の金属、又は、Ｔａ、Ｗ、Ｍｏ、Ｖ、Ｚｒ、Ｈｆからなる群から選ばれる少なくとも１種の金属を含むＮｂ合金からなるＮｂフィラメント素線を提供する。
【００２６】
前記Ｎｂフィラメント素線は、前記Ｎｂ又はＮｂ合金層の断面積と前記補強部材の断面積の合計に対する前記補強部材の断面積の比率が、０．１９以上０．６９以下であることが好ましい。更に、前記Ｎｂ又はＮｂ合金層の断面積と前記補強部材の断面積の合計に対する前記補強部材の断面積の比率が、０．５１以下であることがより好ましい。
【００２７】
本発明の第３の形態は、上記のＮｂ３Ｓｎ超電導前駆体線材を熱処理することにより、前記Ｎｂフィラメント素線にＳｎを拡散させてＮｂ３Ｓｎを生成したＮｂ３Ｓｎ超電導線材を提供する。
【００２８】
本発明の第４の形態は、Ｎｂ又はＮｂ合金を含む複数のＮｂフィラメント素線と、Ｓｎ又はＳｎ合金を含む複数のＳｎ素線を用意する工程と、前記Ｎｂフィラメント素線の中心に、Ｔａ、Ｔａ合金、Ｗ、Ｗ合金、Ｍｏ、Ｍｏ合金、Ｖ、Ｖ合金、Ｚｒ、Ｚｒ合金、Ｈｆ、およびＨｆ合金からなる群から選ばれる少なくとも１種の金属、又は、Ｔａ、Ｗ、Ｍｏ、Ｖ、Ｚｒ、Ｈｆからなる群から選ばれる少なくとも１種の金属を含むＮｂ合金からなる補強部材を配置する工程を備えることを特徴とするＮｂ３Ｓｎ超電導前駆体線材の製造方法を提供する。
【００２９】
前記Ｎｂフィラメント素線の中心に前記補強部材を配置する工程は、Ｔａ、Ｔａ合金、Ｗ、Ｗ合金、Ｍｏ、Ｍｏ合金、Ｖ、Ｖ合金、Ｚｒ、Ｚｒ合金、Ｈｆ、およびＨｆ合金からなる群から選ばれる少なくとも１種の金属、又は、Ｔａ、Ｗ、Ｍｏ、Ｖ、Ｚｒ、Ｈｆからなる群から選ばれる少なくとも１種の金属を含むＮｂ合金からなる棒をＮｂ又はＮｂ合金からなるパイプ内に挿入する工程を含んでもよい。
【００３０】
前記Ｎｂフィラメント素線の中心に前記補強部材を配置する工程は、Ｔａ、Ｔａ合金、Ｗ、Ｗ合金、Ｍｏ、Ｍｏ合金、Ｖ、Ｖ合金、Ｚｒ、Ｚｒ合金、Ｈｆ、およびＨｆ合金からなる群から選ばれる少なくとも１種の金属、又は、Ｔａ、Ｗ、Ｍｏ、Ｖ、Ｚｒ、Ｈｆからなる群から選ばれる少なくとも１種の金属を含むＮｂ合金からなる金属棒の周囲にＮｂ又はＮｂ合金からなるシートを巻き付ける工程を含んでもよい。
【００３１】
本発明の第５の形態は、上記のＮｂ３Ｓｎ超電導前駆体線材を熱処理することにより、前記Ｎｂフィラメント素線にＳｎを拡散させてＮｂ３Ｓｎを生成する工程を備えるＮｂ３Ｓｎ超電導線材の製造方法を提供する。
【発明の効果】
【００３２】
本発明によれば、内部スズ法でＮｂ３Ｓｎ超電導線材を製造する際に用いられる、補強部材を複合化し、加工性が良く、Ｊｃ特性に優れたＮｂ３Ｓｎ超電導前駆体線材、Ｎｂフィラメント素線、Ｎｂ３Ｓｎ超電導線材並びにその製造方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係るＮｂ３Ｓｎ超電導前駆体線材の構造を示す断面図である。
【図２】本発明の第１の実施の形態に係るサブエレメント素線の製造工程の一例を示すフローチャートである。
【図３】本発明の第１の実施の形態に係るＮｂフィラメント素線の製造工程の一例を示すフローチャートである。
【図４】本発明の第１の実施の形態に係るＳｎ素線の製造工程の一例を示すフローチャートである。
【図５】本発明の第２の実施の形態に係るＮｂ３Ｓｎ超電導前駆体線材の構造を示す断面図である。
【図６】本発明の第３の実施の形態に係るＮｂ３Ｓｎ超電導前駆体線材の構造を示す断面図である。
【図７】線材に発生する曲げ歪を説明する模式図である。
【図８】従来（比較例１）のＮｂ３Ｓｎ超電導前駆体線材の構造を示す断面図である。
【図９】従来（比較例２）のＮｂ３Ｓｎ超電導前駆体線材の構造を示す断面図である。
【図１０】従来（比較例３）のＮｂ３Ｓｎ超電導前駆体線材の構造を示す断面図である。
【図１１】従来（比較例４）のＮｂ３Ｓｎ超電導前駆体線材の構造を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００３４】
以下に、本発明の好適な実施の形態について添付図面を用いて説明する。
【００３５】
（第１の実施の形態）
図１は、第１の実施の形態に係るＮｂ３Ｓｎ超電導前駆体線材の構造を示す断面図である。
【００３６】
（Ｎｂ３Ｓｎ超電導前駆体線材１）
Ｎｂ３Ｓｎ超電導前駆体線材１は、複数のＮｂフィラメント素線１１をＳｎ素線１５の周囲に配置し、複数のＮｂフィラメント素線１１の周囲を拡散バリア層１８とＣｕ被覆層１９で順次被覆してサブエレメント素線２０を形成し、そのサブエレメント素線２０を安定化Ｃｕ層２１の内部に複数本配置した構造を有する。
【００３７】
（サブエレメント素線２０）
サブエレメント素線２０は、Ｓｎ素線１５と、Ｓｎ素線１５の周囲に設けられた複数のＮｂフィラメント素線１１と、複数のＮｂフィラメント素線１１の周囲に設けられた拡散バリア層１８と、拡散バリア層１８の周囲を被覆するＣｕ被覆層１９を備える。
【００３８】
（Ｎｂフィラメント素線１１）
Ｎｂフィラメント素線１１は、Ｎｂ又はＮｂ合金からなる層（Ｎｂ又はＮｂ合金層）１２の外周にＣｕ被覆層１３を被覆して形成されると共に、Ｎｂ又はＮｂ合金層１２の内部に補強部材１４を備える。より詳細には、Ｎｂフィラメント素線１１は、中心に芯として設けられた補強部材１４と、補強部材１４の周囲に設けられたＮｂ又はＮｂ合金層１２と、Ｎｂ又はＮｂ合金層１２の外周を被覆するＣｕ被覆層１３を備える。Ｎｂフィラメント素線１１は断面六角形の形状を有し、伸線加工や減面加工を経た後、安定化Ｃｕ層２１の内部に埋設される。
【００３９】
（Ｓｎ素線１５）
Ｓｎ素線１５は、Ｓｎ又はＳｎ合金からなるＳｎフィラメント１６と、Ｓｎフィラメント１６の外周を被覆するＣｕ被覆層１７を備える。Ｓｎ素線１５は、Ｎｂフィラメント素線１１の断面積よりも大きな断面積を有する。Ｎｂフィラメント素線１１と同様に、Ｓｎ素線１５は断面六角形の形状を有し、伸線加工や減面加工を経た後、安定化Ｃｕ層２１の内部に埋設される。
【００４０】
（拡散バリア層１８）
拡散バリア層１８は、Ｎｂ３Ｓｎ超電導前駆体線材１の熱処理時に、Ｓｎの外部への拡散を防ぐためのものであり、Ｎｂ又はＮｂ合金、あるいはＴａ又はＴａ合金からなる。
【００４１】
（Ｃｕ被覆層１３，１７，１９及び安定化Ｃｕ層２１）
Ｃｕ被覆層１３，１７，１９および安定化Ｃｕ層２１は、主に無酸素銅からなり、例えば、純度９９．９５％以上のもの（JIS3510  C1020）を用いることができる。より導電率の向上を望む場合は、純度９９．９９％以上のもの（JIS3510  C1011）を用いることができる。なお、本発明は内部スズ法に関するものであり、Ｃｕ被覆層１３，１７，１９に含まれるＳｎは０．０１％以下であることが好ましい。理由は以下のとおりである。従来のブロンズ法によるＮｂ３Ｓｎ超電導前駆体線材の作製においてはＮｂフィラメントを包含するマトリクス材としてブロンズ（Ｃｕ−Ｓｎ合金）を用いるが、線材伸線工程において加工硬化によってブロンズの高度が増した場合には、焼鈍によって硬度を低下させて引き続き伸線工程を繰り返すことが可能であった。しかし、内部スズ法では伸線加工中の線材内には単体のＳｎあるいはＳｎ合金が組み込まれている。線材を伸線加工の途中で焼鈍すると、Ｓｎが周囲のＣｕマトリクスに拡散してＣｕ−Ｓｎ合金あるいはＣｕ-Ｓｎ化合物相が生成し、かえって加工性が低下する。したがって、上述のように、Ｃｕ被覆層１３，１７，１９は主に純Ｃｕであることが好ましく、さらにＳｎの含有量も極力少ないほうが好ましい。
【００４２】
（Ｎｂ３Ｓｎ超電導線材）
Ｎｂ３Ｓｎ超電導前駆体線材１を熱処理することにより、Ｎｂフィラメント素線１１にＳｎが拡散してＮｂ３Ｓｎが生成し、本実施の形態に係るＮｂ３Ｓｎ超電導線材が製造される。
【００４３】
（補強部材１４）
以下、Ｎｂフィラメント素線１１の中心に配置された補強部材１４について説明する。
【００４４】
（１）補強部材１４の材料
補強部材１４の材料は、Ｎｂ３Ｓｎを補強するために設けられるのでＮｂ３Ｓｎより強度が高く、Ｎｂフィラメント素線１１の中心に配置されるのでＮｂ３Ｓｎと反応せず、更に、超電導特性を低下させない性質を有することが求められる。
したがって、補強部材１４は、タンタル（Ｔａ）、タンタル合金、タングステン（Ｗ）、タングステン合金、モリブデン（Ｍｏ）、モリブデン合金、バナジウム（Ｖ）、バナジウム合金、ジルコニウム（Ｚｒ）、ジルコニウム合金、ハフニウム（Ｈｆ）、およびハフニウム合金からなる群から選ばれる少なくとも１種の金属からなることが好ましい。
また、補強部材１４は、タンタル（Ｔａ）、タングステン（Ｗ）、モリブデン（Ｍｏ）、バナジウム（Ｖ）、ジルコニウム（Ｚｒ）、およびハフニウム（Ｈｆ）からなる群から選ばれる少なくとも１種の金属を含むニオブ（Ｎｂ）合金からなることが好ましい。
【００４５】
特に、補強部材１４の材料としては、拡散バリア層１８としても用いられるＴａ又はＴａ合金、あるいはＮｂ合金が好ましい。線材断面に大きな硬度分布が生じず、Ｎｂフィラメント素線１１やサブエレメント素線２０などの伸線加工の際に、断線や不均一加工などが発生することを防止できるからである。また、Ｎｂ３Ｓｎ超電導線材を超電導マグネットとして使用する場合には、補強部材１４の材料として、比較的高強度のＷ、Ｗ合金、Ｍｏ、Ｍｏ合金、Ｈｆ、あるいはＨｆ合金を用いるのが好ましい。超電導マグネットが発生する磁場が大きくなっても、十分にＮｂ３Ｓｎを補強することができるからである。この他にも、材料の入手しやすさなどを考慮して、補強部材１４の材料を上記の群から適宜選択することが可能である。
【００４６】
なお、Ｔａ合金、Ｎｂ合金、Ｗ合金、Ｍｏ合金、及びＨｆ合金としては、例えば、５質量％以上の添加元素を有する組成であることが望ましい。
【００４７】
（２）Ｎｂフィラメントに対する補強部材１４の比率
本発明者等は、内部スズ法によるＮｂ３Ｓｎ超電導線材について、熱処理を行うことによりＮｂフィラメントに生成されるＮｂ３Ｓｎと、その内部に残留する未反応Ｎｂの厚さについて鋭意検討を行った。例えば、Ｎｂフィラメント素線１１からＣｕ被覆層を除いたＮｂフィラメントの外径が５μｍのＮｂ３Ｓｎ超電導前駆体線材に対して一般的な熱処理（例えば、５００℃×１００時間＋７００℃×１００時間など）を行った場合には、生成したＮｂ３Ｓｎフィラメントの中心に、直径約１μｍの未反応Ｎｂが残留し、未反応Ｎｂの周囲に約２μｍの厚さを有するＮｂ３Ｓｎの層が生成された。すなわち、内部スズ法においては、Ｎｂフィラメントの最表面から少なくとも約２μｍの深さにＮｂ３Ｓｎが生成されることがわかった。
【００４８】
熱処理後に未反応Ｎｂとして残留しうる部分を補強部材１４で置換することにより、Ｎｂ３Ｓｎの補強を図ることが望ましい。よって、Ｎｂフィラメント素線１１において、補強部材１４はその中心で、かつ、Ｎｂ又はＮｂ合金層１２の外表面から深さ２μｍよりも内側に配置されることが望ましい。
【００４９】
ここで、熱処理により得られるＮｂ３Ｓｎフィラメントは、その寸法を小さくすることで交流損失が低減し超電導特性が安定化されるため、Ｎｂ３Ｓｎフィラメントは少なくとも３０μｍ以下の外径を有することが望ましい。また、伸線加工時の断線を避けるため、Ｎｂ３Ｓｎフィラメントは５μｍ以上の径とすることが望ましい。すなわち、Ｎｂフィラメントは、その外径を５μｍ以上３０μｍ以下とすることが望ましい。
【００５０】
外径が５μｍ以上３０μｍ以下のＮｂ又はＮｂ合金層１２の最表面に、厚さ２μｍのＮｂ３Ｓｎが生成する場合、その中心に残留する未反応Ｎｂは直径１μｍ以上２６μｍ以下となる。したがって、この未反応Ｎｂと置換されるべき補強部材１４の直径は１μｍ以上２６μｍ以下が望ましい範囲となる。よって、Ｎｂ３Ｓｎフィラメント（Ｎｂフィラメント）の直径（外径）に対する補強部材１４の直径（外径）の比率は０．２以上０．８７以下であり、Ｎｂフィラメントの断面積に対する補強部材１４の比率は０．０４以上０．７５以下である。したがって、Ｎｂフィラメント素線１１においても、Ｎｂフィラメントの断面積（Ｎｂ又はＮｂ合金層１２の断面積と補強部材１４の断面積の合計）の断面積に対する補強部材１４の比率は理論上０．０４以上０．７５以下が好ましい。
【００５１】
なお、Ｎｂ３Ｓｎ超電導線材において、補強部材１４を複合化して充分な機械的強度を得るには、Ｎｂ３Ｓｎフィラメント（Ｎｂフィラメント）の断面積に対して０．１９以上の比率で補強部材１４を複合化することが望ましい。一方、補強部材１４を多く入れると機械的強度は大きく増加するものの、トレードオフの関係で臨界電流特性が低下するので、Ｎｂフィラメントの断面積（Ｎｂ又はＮｂ合金層１２の断面積と補強部材１４の断面積の合計）に対する補強部材１４の断面積比率は０．６９以下が好ましい。従って、Ｎｂフィラメントの断面積に対する補強部材の断面積比率としては０．１９以上０．６９以下がより好適な範囲である。
【００５２】
（３）Ｎｂ３Ｓｎ超電導前駆体線材１の全体に対する補強部材１４の比率
一般に補強部材をＮｂ３Ｓｎ超電導前駆体線材の断面内に複合化すると、その分超電導に関わる部分の断面積が減少して臨界電流値の減少をもたらす。本実施の形態において、補強部材１４による補強は、Ｎｂフィラメントの一部を補強部材１４により置換するものである。Ｎｂフィラメントの断面積における補強部材１４の断面積の比率が小さい場合には、本来Ｊｃの低い未反応Ｎｂの領域を置換するのでＮｂ３Ｓｎ超電導線材の超電導特性に与える影響は小さい。一方、Ｎｂフィラメントの断面積における補強部材１４の断面積の比率が大きくなるに従い、超電導特性に有効なＮｂ３Ｓｎの領域を置換することになり、Ｎｂ３Ｓｎ超電導線材の臨界電流特性を低下させてしまう。
【００５３】
本発明者等は、Ｎｂ３Ｓｎ超電導線材の超電導特性への影響を小さくでき、且つ、Ｎｂ３Ｓｎを十分に補強できる補強部材１４の比率について検討した結果、Ｎｂ３Ｓｎ超電導線材全体の断面積に対する補強部材１４の断面積の比率は、好ましくは０．０４以上０．３０以下が望ましい範囲であることを見出した。
【００５４】
従って、線材（Ｎｂ３Ｓｎ超電導前駆体線材１、あるいはＮｂ３Ｓｎ超電導線材）の全体の断面積に対する補強部材１４の断面積の比率は、後述する実施例に示されるように、０．０４以上０．３０以下とすることが望ましい。より好ましくは、下限値が０．０６であり、また、上限値が０．１９である。
【００５５】
（４）Ｎｂフィラメント素線１１の全本数に対する補強部材１４を内包したＮｂフィラメント素線１１の比率
あるフィラメントの中心に配置した補強部材１４の補強の効果は、そのフィラメントだけではなく、そのフィラメントに隣接する他のフィラメントにも作用する。つまり本実施の形態では、Ｎｂ３Ｓｎ超電導前駆体線材１内の全てのＮｂフィラメント素線に補強部材１４を配置する必要はない。補強部材１４を内包するＮｂフィラメント素線１１の本数を調節することにより、線材の超電導特性への影響を低減しつつ、Ｎｂ３Ｓｎの補強をすることができる。なお、この場合には、線材の特性に偏りが生じないように、補強部材１４を内包したＮｂフィラメント素線１１をＮｂ３Ｓｎ超電導前駆体線材１の断面内で均等に配置することが望ましい。
【００５６】
（Ｎｂ３Ｓｎ超電導線材の製造方法）
次に、Ｎｂ３Ｓｎ超電導線材の製造方法の一例を図２〜４を参照して説明する。
【００５７】
図２は、本発明の実施の形態に係るサブエレメント素線２０の製造工程の一例を示すフローチャートである。
まず、ステップＳ２１において、Ｎｂフィラメント素線１１を製造する。
【００５８】
図３を参照して、ステップＳ２１のＮｂフィラメント素線１１の製造工程の一例を説明する。まず、Ｃｕパイプを用意し（ステップＳ２１１）、そのＣｕパイプ内にＮｂ又はＮｂ合金製のＮｂパイプを挿入した後（ステップＳ２１２）、さらにそのＮｂパイプ内に補強部材（例えばＴａ棒）を挿入してＮｂ複合材を作製する（ステップＳ２１３）。このＮｂ複合材に減面加工（伸線）を繰り返し施して断面六角形状に加工することで、Ｎｂフィラメント素線１１が製造される（ステップＳ２１４）。以上の工程を、必要数のＮｂフィラメント素線が製造されるまで繰り返す。
【００５９】
また、ステップＳ２１と平行して、ステップＳ２２において、Ｓｎ素線製造工程により、Ｓｎ素線１５を製造する。
【００６０】
図４を参照して、ステップＳ２２のＳｎ素線１５の製造工程の一例を説明する。まずＣｕパイプを用意し（ステップＳ２２１）、そのＣｕパイプ内にＳｎ又はＳｎ合金製のＳｎ棒を挿入した後（ステップＳ２２２）、これに減面加工を繰り返し施して断面六角形状に加工することで、Ｓｎ素線が製造される（ステップＳ２２３）。以上の工程を、必要数のＳｎ素線が製造されるまで繰り返す。
【００６１】
これらＮｂフィラメント素線製造工程（ステップＳ２１）およびＳｎ素線製造工程（ステップＳ２２）により必要数のＮｂフィラメント素線１１およびＳｎ素線１４を製造した後、ステップＳ２３に進み、新たにＣｕパイプを用意し、続くステップＳ２４で、このＣｕパイプの内周面にバリアシートを設ける。バリアシートは、拡散バリア層１８を形成するためシート材であり、拡散バリア層１８と同じく、Ｎｂ又はＮｂ合金，あるいはＴａ又はＴａ合金からなる。
【００６２】
その後、ステップＳ２５で、バリアシートを設けたＣｕパイプの内部にＳｎ素線１５を挿入し、さらにＳｎ素線１５の周囲に複数のＮｂフィラメント素線１１を挿入して複合体を作製する。
【００６３】
作製した複合体に対し、ステップＳ２６にて減面加工を行うことで、サブエレメント素線２０が製造される。
【００６４】
以上のサブエレメント素線２０の製造工程を、必要数が製造されるまで繰り返した後、Ｃｕパイプ内にサブエレメント素線２０を複数本挿入して多芯ビレットとする。この多芯ビレットに対して減面加工を繰り返すことにより、Ｎｂ３Ｓｎ超電導前駆体線材１が製造される。さらに、Ｎｂ３Ｓｎ超電導前駆体線材１に熱処理を行うことにより、Ｎｂ３Ｓｎ超電導線材が製造される。
【００６５】
（第１の実施の形態の作用）
次に、本実施の形態の作用を説明する。
本実施の形態では、内部スズ法によりＮｂ３Ｓｎを生成するＮｂ３Ｓｎ超電導線材において、Ｎｂ３Ｓｎ超電導前駆体線材１に埋設するＮｂフィラメント素線１１の中心に、Ｔａなどからなる補強部材１４を配置するように構成した。
【００６６】
（１）各Ｎｂフィラメント素線１１の中心を補強部材１４で置換することにより、Ｎｂ３Ｓｎ超電導線材に加わる歪に対する補強がフィラメントごとに行われ、歪による超電導特性の低下が低減される。
【００６７】
（２）また、各フィラメントの中心に未反応Ｎｂを残す場合と比較して、本来未反応のＮｂとそれと接する低ＪｃのＮｂ３Ｓｎ領域に補強部材１４を配置するように構成したため、補強部材１４を線材に複合化することによるＪｃの低下が小さくなる。
【００６８】
（３）さらに、本実施の形態では、Ｎｂフィラメント素線１１の中心に補強部材１４が配置され、その外側にＮｂ又はＮｂ合金層１２、Ｃｕ被覆１３が順次配置され、補強部材１４およびＮｂ又はＮｂ合金層１２は、Ｃｕを介して柔らかいＳｎと接するようにしている。このため、多芯線材の中心部分のフィラメントを補強部材で置き換える場合のような大きな硬度の分布が線材の中に発生しない。したがって、減面加工の際に断線や不均一加工が発生せず加工性が良好である。
【００６９】
（第２の実施の形態）
図５は、本発明の第２の実施の形態に係るＮｂ３Ｓｎ超電導前駆体線材５の構造を示す断面図である。第２の実施の形態に係るＮｂ３Ｓｎ超電導前駆体線材５は、Ｎｂフィラメント素線１１をＣｕ被覆層１９内に複数本配置してＮｂフィラメントの複合線（Ｎｂサブエレメント素線２２）を形成し、内周面に拡散バリア層１８を設けた安定化Ｃｕ層２１の内部に、複数のＮｂサブエレメント素線２２と複数のＳｎ素線１５を配置する構造を有する。また、Ｎｂ３Ｓｎ超電導前駆体線材５は、実質的に同程度の大きさに形成されたＮｂサブエレメント素線２２とＳｎ素線１５を、Ｓｎ素線１５の周囲にＮｂサブエレメント素線２２が隣接し、Ｓｎ素線１５同士が隣接しないように配置した構造を有する。
【００７０】
第２の実施の形態に係るＮｂ３Ｓｎ超電導前駆体線材５は、第１の実施の形態に係るＮｂ３Ｓｎ超電導前駆体線材１と、複数のＮｂフィラメント素線１１を用いてＮｂサブエレメント素線２２を形成し、その後、Ｎｂサブエレメント素線２２と実質的に同じ大きさのＳｎ素線１５と共に安定化Ｃｕ層２１内に埋設する点で異なっている。また、Ｎｂ３Ｓｎ超電導前駆体線材５は、ＤＴ（Dispersed Tin）法として知られている配置を有するＮｂ３Ｓｎ超電導前駆体線材に関するものであり、名前の通りＳｎ素線１５を分散配置させた構造を有する。
【００７１】
Ｎｂ３Ｓｎ超電導前駆体線材５は、第１の実施の形態と同様の工程により製造することができる。例えば、Ｎｂ３Ｓｎ超電導前駆体線材５は、Ｃｕパイプ内に複数のＮｂフィラメント素線１１を挿入し、これを減面加工してＮｂサブエレメント素線２２を作製し、複数のＮｂサブエレメント素線２２と複数のＳｎ素線１５を、内周面にバリアシートを設けたＣｕパイプの内部に挿入し、これを減面加工して製造することができる。
【００７２】
（第２の実施の形態の効果）
第２の実施の形態に係るＮｂ３Ｓｎ超電導前駆体線材５においても、Ｎｂフィラメント素線１１の中心に補強部材１４を配置することにより、第１の実施の形態と同じ効果を得ることができる。
【００７３】
（第３の実施の形態）
図６は、本発明の第３の実施の形態に係るＮｂ３Ｓｎ超電導前駆体線材６の構造を示す断面図である。一方、図６に示すＮｂ３Ｓｎ超電導前駆体線材６は、内周面に拡散バリア層１８を設けた安定化Ｃｕ層２１の内部に、複数のＮｂフィラメント素線１１と複数のＳｎ素線１５を配置する構造を有する。Ｎｂ３Ｓｎ超電導前駆体線材６は、実質的に同程度の大きさに形成されたＮｂフィラメント素線１１とＳｎ素線１５を、Ｓｎ素線１５の周囲にＮｂフィラメント素線１１が隣接し、Ｓｎ素線１５同士が隣接しないように配置した構造を有する。
【００７４】
第３の実施の形態に係るＮｂ３Ｓｎ超電導前駆体線材６は、第２の実施の形態に係るＮｂ３Ｓｎ超電導前駆体線材５と、Ｎｂサブエレメント素線２２に代えてＮｂフィラメント素線１１を用いる点で異なっている。
【００７５】
Ｎｂ３Ｓｎ超電導前駆体線材６は、第１の実施の形態と同様の工程により製造することができる。例えば、Ｎｂ３Ｓｎ超電導前駆体線材５は、内周面にバリアシートを設けたＣｕパイプの内部に、複数のＮｂフィラメント素線１１と複数のＳｎ素線１５を挿入し、これを減面加工して製造することができる。
【００７６】
（第３の実施の形態の効果）
Ｎｂ３Ｓｎ超電導前駆体線材６においても、Ｎｂフィラメント素線１１の中心に補強部材１４を配置することにより、上記実施の形態と同じ効果を得ることができる。
【００７７】
ただし本発明は、Ｎｂ３Ｓｎ超電導線材およびＮｂ３Ｓｎ超電導前駆体線材の製造方法を上記実施の形態に限定するものではない。
【００７８】
例えば、Ｎｂフィラメント素線およびＳｎ素線の製造工程（ステップＳ２１，Ｓ２２）は、サブエレメント素線用のＣｕパイプの用意（ステップＳ２３）やバリアシートの設置（ステップＳ２４）と平行して、あるいは、Ｃｕパイプの用意とバリアシートの設置との間、あるいは、バリアシートの設置と素線の挿入（ステップＳ２５）との間に入れてもよい。
【００７９】
また、Ｎｂフィラメント素線の製造工程では、Ｎｂパイプの代わりに、Ｎｂ又はＮｂ合金製のＮｂシートを用い、補強部材にＮｂシートを巻付けてこれをＣｕパイプ内に挿入し、減面加工によりＮｂフィラメント素線を製造することもできる。
【実施例】
【００８０】
以下に、本発明の実施例について説明する。
【００８１】
［実施例１］
実施例１のＮｂ３Ｓｎ超電導前駆体線材について説明する。実施例１のＮｂ３Ｓｎ超電導前駆体線材は、図１に示した断面構造を有する。
【００８２】
＜Ｎｂフィラメント素線＞
外径３２．２ｍｍ、内径２９ｍｍのＣｕパイプを用意し、その内側に、外径２８．６ｍｍ、内径２０．４ｍｍのＮｂ−１ｍａｓｓ％Ｔａ合金パイプを挿入し、さらにその内側に外径２０ｍｍのＴａ棒を補強部材として挿入して、Ｎｂ複合材を作製した。このＮｂ複合材に、押出機を用いた押出加工を施して線径１０ｍｍに加工した後、伸線機を用いた伸線加工を繰り返し施して対辺間距離２ｍｍの六角形状に加工し、Ｎｂフィラメント素線を作製した。これらの工程を繰り返し、中心をＴａで補強したＮｂフィラメント素線を１２６本用意した。
【００８３】
＜Ｓｎ素線＞
外径３４ｍｍ、内径３０．４ｍｍのＣｕパイプを用意し、このＣｕパイプに外径３０ｍｍの２質量％のＴｉを含むＳｎ合金材料（Ｓｎ−２ｍａｓｓ％Ｔｉ）を挿入した後、これを減面加工して対辺間距離１２．４ｍｍの六角形状に加工し、Ｓｎ素線を作製した。このＳｎ素線を１本用意した。
【００８４】
＜サブエレメント素線＞
外径３３ｍｍ、内径３０ｍｍのＣｕパイプを用意し、その内周面に、厚さ０．１ｍｍのＴａシートを５周巻きつけた。このＴａシートの内部に、Ｓｎ素線を配置すると共にＳｎ素線の周りにＮｂ素線を１２６本配置して複合体を作製した。これを減面加工して対辺間距離３ｍｍのサブエレメント素線とした。
【００８５】
＜Ｎｂ３Ｓｎ超電導前駆体線材＞
最後に外径３８ｍｍ、内径３２ｍｍのＣｕパイプ中にサブエレメント素線を８５本挿入して多芯線材複合体（多芯ビレット）を作製し、これを減面加工して、線径１ｍｍのＮｂ３Ｓｎ超電導前駆体線材を作製した。
【００８６】
このＮｂ３Ｓｎ超電導前駆体線材において、Ｎｂフィラメント素線のＮｂフィラメント部分の断面積に対する補強部材の断面積の比率は０．５０であり、Ｎｂフィラメント素線全体に対する補強部材を内包したＮｂフィラメント素線の本数の比率は１であり、Ｎｂ３Ｓｎ超電導前駆体線材全体の断面積に対する補強部材の断面積の比率は０．１８である。
【００８７】
［実施例２］
次に、実施例２のＮｂ３Ｓｎ超電導前駆体線材について説明する。実施例２のＮｂ３Ｓｎ超電導前駆体線材は、図５に示した断面構造を有する。
【００８８】
＜Ｎｂフィラメント素線＞
Ｎｂフィラメント素線の作製方法は、実施例１と同様である。外径３２．２ｍｍ、内径２９ｍｍのＣｕパイプを用意し、その内側に、外径２８．６ｍｍ、内径２０．４ｍｍのＮｂ−１ｍａｓｓ％Ｔａ合金パイプを挿入し、さらにその内側に外径２０ｍｍのＴａ棒を補強部材として挿入して、Ｎｂ複合材を作製した。このＮｂ複合材を減面加工（伸線）して、対辺間距離３ｍｍの六角形状に加工し、Ｎｂフィラメント素線を作製した。このように、中心をＴａ補強されたＮｂフィラメント素線を８５本用意した。
【００８９】
＜Ｎｂサブエレメント素線＞
そして、外径３５ｍｍ、内径３２ｍｍのＣｕパイプにこのＮｂフィラメント素線を８５本挿入し、これを減面加工して対辺間距離２ｍｍの六角形状に加工し、Ｎｂフィラメントの複合線（Ｎｂサブエレメント素線）を得た。
【００９０】
＜Ｓｎ素線＞
Ｓｎ素線の作製方法は、実施例１と同様である。外径３４ｍｍ、内径３０．４ｍｍのＣｕパイプに、外径３０ｍｍの２質量％のＴｉを含むＳｎ合金材料（Ｓｎ−２ｍａｓｓ％Ｔｉ）を挿入し、これを減面加工して対辺間距離２ｍｍの六角形状に加工しＳｎ素線を作製した。このＳｎ素線を３７本用意した。
【００９１】
＜Ｎｂ３Ｓｎ超電導前駆体線材＞
外径３６ｍｍ、内径３０ｍｍのＣｕパイプを用意し、その内周面に、厚さ０．１ｍｍのＴａシートを５周巻きつけて拡散バリア層とし、この内部にＮｂサブエレメント素線１２６本とＳｎ素線３７本をＳｎ素線同士が隣接しないように配置して多芯線材複合体（多芯ビレット）を作製し、これを減面加工して線径１ｍｍのＮｂ３Ｓｎ超電導前駆体線材を作製した。
【００９２】
このＮｂ３Ｓｎ超電導前駆体線材において、Ｎｂフィラメント素線のＮｂフィラメント部分の断面積に対する補強部材の断面積の比率は０．５０であり、Ｎｂフィラメント素線全体に対する補強部材を内包したＮｂフィラメント素線の本数の比率は１であり、Ｎｂ３Ｓｎ超電導前駆体線材全体の断面積に対する補強部材の断面積の比率は０．１８である。
【００９３】
［実施例３］
次に、実施例３のＮｂ３Ｓｎ超電導前駆体線材について説明する。実施例３のＮｂ３Ｓｎ超電導前駆体線材は図６に示した断面構造を有する。そしてＮｂフィラメント部分の断面積の異なる５種類の試料Ｎｏ.３〜７を以下のように作製した。
【００９４】
＜Ｎｂフィラメント素線＞
Ｎｂフィラメント素線の作製方法は、実施例１と同様である。
【００９５】
試料Ｎｏ．３用として、外径３２ｍｍ、内径２１.２ｍｍのＣｕパイプを用意し、その内側に、外径２０．９ｍｍ、内径９．２ｍｍのＮｂ−１ｍａｓｓ％Ｔａ合金パイプを挿入し、さらにその内側に外径９ｍｍのＴａ棒を挿入して、Ｎｂ複合材を作製した。
【００９６】
試料Ｎｏ．４用として、外径３２ｍｍ、内径２２．２ｍｍのＣｕパイプを用意し、その内側に外径２１．９ｍｍ、内径１１．２ｍｍのＮｂ−１ｍａｓｓ％Ｔａ合金パイプを挿入し、さらにその内側に外径１１ｍｍのＴａ棒を挿入して、Ｎｂ複合材を作製した。
【００９７】
試料Ｎｏ．５用として、外径３２ｍｍ、内径２７．１ｍｍのＣｕパイプを用意し、その内側に外径２６．８ｍｍ、内径１９．２ｍｍのＮｂ−１ｍａｓｓ％Ｔａ合金パイプを挿入し、さらにその内側に外径１９ｍｍのＴａ棒を挿入して、Ｎｂ複合材を作製した。
【００９８】
試料Ｎｏ．６用として、外径３２ｍｍ、内径２９．３ｍｍのＣｕパイプを用意し、その内側に外径２９ｍｍ、内径２３．２ｍｍのＮｂ−１ｍａｓｓ％Ｔａ合金パイプを挿入し、さらにその内側に外径２３ｍｍのＴａ棒を挿入して、Ｎｂ複合材を作製した。
【００９９】
試料Ｎｏ．７用として、外径３２ｍｍ、内径２９．３ｍｍのＣｕパイプを用意し、その内側に外径２９ｍｍ、内径２４．２ｍｍのＮｂ−１ｍａｓｓ％Ｔａ合金パイプを挿入し、さらにその内側に外径２４ｍｍのＴａ棒を挿入して、Ｎｂ複合材を作製した。
【０１００】
試料Ｎｏ．３〜７のＮｂ複合材を減面加工（伸線）して、対辺間距離１ｍｍの六角形状に加工し、Ｎｂフィラメント素線を作製した。このように、中心をＴａ補強されたＮｂフィラメント素線をＮｏ．３〜７の試料それぞれについて８１６本用意した。
【０１０１】
＜Ｓｎ素線＞
Ｓｎ素線の作製方法は、実施例１と同様である。外径３２ｍｍ、内径２５．３ｍｍのＣｕパイプに、外径２５ｍｍの２質量％のＴｉを含むＳｎ合金材料（Ｓｎ−２ｍａｓｓ％Ｔｉ）を挿入し、これを減面加工して対辺間距離１ｍｍの六角形状に加工しＳｎ素線を作製した。このＳｎ素線をＮｏ．３〜７の試料それぞれについて２６５本用意した。
【０１０２】
＜Ｎｂ３Ｓｎ超電導前駆体線材＞
Ｎｏ．３〜７の試料それぞれについて、外径４３ｍｍ、内径３８ｍｍのＣｕパイプの内周面に、厚さ０．１ｍｍのＴａシートを８周巻きつけて拡散バリア層とし、この内部にＮｂフィラメント素線８１６本とＳｎ素線２６５本をＳｎ素線同士が隣接しないように配置して多芯線材複合体（多芯ビレット）を作製し、これを減面加工して線径１ｍｍのＮｂ３Ｓｎ超電導前駆体線材を作製した。
【０１０３】
このＮｂ３Ｓｎ超電導前駆体線材において、Ｎｂフィラメント素線の断面積に対する補強部材の断面積の比率はＮｏ．３〜７の試料それぞれについて、０．１９、０．２６、０．５１、０．６４、０．６９であり、Ｎｂ３Ｓｎ超電導前駆体線材全体の断面積に対する補強部材の断面積の比率はそれぞれ０．０４、０．０６、０．１９、０．２８、０．３０である。
【０１０４】
次に、本発明の比較例について説明する。
【０１０５】
［比較例１］
図８は、比較例１のＮｂ３Ｓｎ超電導前駆体線材８の断面構造を示す。
【０１０６】
比較例１のＮｂ３Ｓｎ超電導前駆体線材８は、従来の補強方法によりＮｂ３Ｓｎ超電導前駆体線材を補強したものであり、実施例１とは、Ｎｂフィラメント素線１１ａの内部に補強部材を配置せずにサブエレメント素線２０ａを作製し、Ｎｂ３Ｓｎ超電導前駆体線材の中心近傍のサブエレメント素線２０ａを補強部材１４ａで置き換えた構造を有する点で異なる。
【０１０７】
製造方法は以下の通りである。
まず、外径３６ｍｍ、内径２８．４ｍｍのＣｕパイプの内側に、外径２８ｍｍのＮｂ−１ｍａｓｓ％Ｔａ合金棒を挿入してＮｂ複合材を作製し、これを減面加工して対辺間距離３ｍｍの六角形状に加工し、Ｎｂフィラメント素線を作製した。
【０１０８】
また、外径３４ｍｍ、内径３０．４ｍｍのＣｕパイプに、外径３０ｍｍの２質量％のＴｉを含むＳｎ合金材料（Ｓｎ−２ｍａｓｓ％Ｔｉ）を挿入し、これを減面加工して対辺間距離１５ｍｍの六角形状に加工し、Ｓｎ素線を作製した。
【０１０９】
次に、外径３３ｍｍ、内径３０ｍｍのＣｕパイプの内周面に、厚さ０．１ｍｍのＴａシートを５周巻きつけて拡散バリア層を設け、この内部にＳｎ素線１本を配置すると共に、対辺間距離１５ｍｍのＳｎ素線の周りに対辺間距離２ｍｍのＮｂフィラメント素線を１０２本配置して複合体を作製した。
【０１１０】
さらに、Ｔａ棒を減面加工により対辺間距離２ｍｍの六角形状に加工し、Ｔａ補強部材を作製した。
【０１１１】
その後、外径３８ｍｍ、内径３２ｍｍのＣｕパイプを用意し、その中心部にＴａ補強部材を１９本配置し、Ｔａ補強部材の周囲に複合体を６６本配置し、これを減面加工して線径１ｍｍのＮｂ３Ｓｎ超電導前駆体線材を作製した。
【０１１２】
比較例１のＮｂ３Ｓｎ超電導前駆体線材８において、Ｎｂ３Ｓｎ超電導前駆体線材全体の断面積に対する補強部材の断面積の比率は０．１５である。
【０１１３】
［比較例２］
図９は、比較例２のＮｂ３Ｓｎ超電導前駆体線材９の断面構造を示す。
【０１１４】
比較例２のＮｂ３Ｓｎ超電導前駆体線材９は、従来の補強方法によりＮｂ３Ｓｎ超電導前駆体線材を補強したものであり、実施例２とは、Ｎｂフィラメント素線１１ａの内部に補強部材を配置せずにＮｂサブエレメント素線２２ａを作製し、Ｎｂ３Ｓｎ超電導前駆体線材の中心近傍のＮｂサブエレメント素線２２ａおよびＳｎ素線１５を補強部材１４ａで置き換えた構造を有する点で異なる。
【０１１５】
製造方法は以下の通りである。まず、外径３６ｍｍ、内径２８．４ｍｍのＣｕパイプの内側に、外径２８ｍｍのＮｂ−１ｍａｓｓ％Ｔａ合金棒を挿入してＮｂ複合材を作製し、これを減面加工して対辺間距離３ｍｍの六角形状に加工し、Ｎｂフィラメント素線を作製した。
【０１１６】
その後、外径３６ｍｍ、内径３２ｍｍのＣｕパイプにＮｂフィラメント素線を８５本挿入し、これを減面加工して対辺間距離２ｍｍの六角形状に加工し、Ｎｂサブエレメント素線を作製した。
【０１１７】
また、外径３４ｍｍ、内径３０．４ｍｍのＣｕパイプに外径３０ｍｍの２質量％のＴｉを含むＳｎ合金材料（Ｓｎ−２ｍａｓｓ％Ｔｉ）を挿入し、これを減面加工して対辺間距離２ｍｍの六角形状に加工し、Ｓｎ素線を作製した。
【０１１８】
その後、外径３６ｍｍ、内径３０ｍｍのＣｕパイプの内面に、厚さ０．１ｍｍのＴａシートを５周巻きつけて拡散バリア層とし、この内部の中心部分に対辺間距離２ｍｍのＴａ補強部材を３７芯配置し、その周囲に対辺間距離２ｍｍの六角Ｎｂ複合線８４本と対辺間距離２ｍｍのＳｎ素線４２本を、Ｓｎ素線同士が隣接しないように配置して多芯線材複合体を作製し、これを減面加工して線径１ｍｍのＮｂ３Ｓｎ超電導前駆体線材を作製した。
【０１１９】
比較例２のＮｂ３Ｓｎ超電導前駆体線材９において、Ｎｂ３Ｓｎ超電導前駆体線材全体の断面積に対する補強部材の断面積の比率は０．１４である。
【０１２０】
［比較例３］
図１０は、比較例３のＮｂ３Ｓｎ超電導前駆体線材１０の断面構造を示す。
【０１２１】
比較例３のＮｂ３Ｓｎ超電導前駆体線材１０は、従来の補強方法によりＮｂ３Ｓｎ超電導前駆体線材を補強したものであり、実施例３とは、Ｎｂフィラメント素線１１ａの内部に補強部材を配置せず、Ｎｂ３Ｓｎ超電導前駆体線材の中心近傍のＮｂフィラメント素線１１ａおよびＳｎ素線１５を補強部材１４ａで置き換えた構造を有する点で異なる。
【０１２２】
製造方法は以下の通りである。まず、外径３８ｍｍ、内径２７．４ｍｍのＣｕパイプの内側に、外径２７ｍｍのＮｂ−１ｍａｓｓ％Ｔａ合金棒を挿入してＮｂ複合材を作製し、これを減面加工して対辺間距離１ｍｍの六角形状に加工し、Ｎｂフィラメント素線を作製した。
【０１２３】
また、外径３６ｍｍ、内径３０．４ｍｍのＣｕパイプに、外径３０ｍｍの２質量％のＴｉを含むＳｎ合金材料（Ｓｎ−２ｍａｓｓ％Ｔｉ）を挿入し、これを減面加工して対辺間距離１ｍｍの六角形状に加工しＳｎ素線を作製した。
【０１２４】
しかる後、外径４３ｍｍ、内径３８ｍｍのＣｕパイプの内周面に、厚さ０．１ｍｍのＴａシートを８周巻きつけて拡散バリア層とし、この内部の中心部に対辺間距離１ｍｍのＴａ補強部材を２７１本配置し、その周囲に対辺間距離１ｍｍのＮｂフィラメント素線５４０本と対辺間距離１ｍｍのＳｎ素線２７０本をＳｎ素線同士が隣接しないように配置して多芯線材複合体を作製し、これを減面加工して線径１ｍｍのＮｂ３Ｓｎ超電導前駆体線材を作製した。
比較例３のＮｂ３Ｓｎ超電導前駆体線材１０において、Ｎｂ３Ｓｎ超電導前駆体線材全体の断面積に対する補強部材の断面積の比率は０．１７である。
【０１２５】
［比較例４］
図１１は、比較例４のＮｂ３Ｓｎ超電導前駆体線材１００の断面構造を示す。
【０１２６】
比較例４のＮｂ３Ｓｎ超電導前駆体線材１００は、従来の補強方法によりＮｂ３Ｓｎ超電導前駆体線材を補強したものであり、比較例１〜３とは、多芯線材の中にＮｂフィラメント素線１１ａおよびＳｎ素線１５を配置し、補強部材１４ａの周囲を被覆Ｃｕ層１３ａで被覆した補強線材１４’同士が隣接しないように分散して配置した構造を有する点で異なる。補強部材を分散配置した点では実施例１と同様であるが、補強部材がＣｕの部材、あるいはＣｕを介してＳｎフィラメントと接していることが本発明と異なる点である。
【０１２７】
製造方法は以下の通りである。まず、外径３８ｍｍ、内径２７．４ｍｍのＣｕパイプの内側に、外径２７ｍｍのＮｂ−１ｍａｓｓ％Ｔａ合金棒を挿入してＮｂ複合材を作製し、これを減面加工して対辺間距離１ｍｍの六角形状に加工し、Ｎｂフィラメント素線を作製した。また、外径３６ｍｍ、内径３０．４ｍｍのＣｕパイプに、外径３０ｍｍの２質量％のＴｉを含むＳｎ合金材料（Ｓｎ−２ｍａｓｓ％Ｔｉ）を挿入し、これを減面加工して対辺間距離１ｍｍの六角形状に加工しＳｎ素線を作製した。さらに、外径３５ｍｍ、内径３０．４ｍｍのＣｕパイプに、外径３０ｍｍのＴａ補強部材を挿入し、これを減面加工して対辺間距離１ｍｍの六角形状に加工して補強部材を作製した。
【０１２８】
その後、外径４３ｍｍ、内径３８ｍｍのＣｕパイプの内周面に、厚さ０．１ｍｍのＴａシートを８周巻きつけて拡散バリア層とし、この内部に対辺間距離がそれぞれ１ｍｍのＮｂフィラメント素線５５８本とＳｎフィラメント用素線２６５本とＴａ補強部材２５８本とを、Ｓｎ素線同士が隣接しないように、また補強部材同士が連接しないように配置して多芯線材複合体を作製し、これを減面加工して線径１ｍｍのＮｂ３Ｓｎ超電導前駆体線材を作製した。
比較例４のＮｂ３Ｓｎ超電導前駆体線材１００において、Ｎｂ３Ｓｎ超電導前駆体線材全体の断面積に対する補強部材の断面積の比率は０．１６である。
【０１２９】
作製した各Ｎｂ３Ｓｎ超電導前駆体線材の補強部材の配置、補強部材の断面積の比率と、伸線加工性の評価、およびＮｂ３Ｓｎ超電導線材の臨界電流密度Ｊｃの測定結果を表１に示す。
【０１３０】
線径１ｍｍに伸線した実施例１〜３および比較例１〜４のＮｂ３Ｓｎ超電導前駆体線材試料について顕微鏡を用いて断面観察を行い、伸線加工における断面均一性を評価した。比較例１〜４の試料Ｎｏ.８〜１１は多芯線材の中心に配置した補強部材に隣接するＮｂフィラメントおよびＳｎフィラメントの形状は補強部材の外周に沿って扁平な形状に変形し、また各フィラメントは大きさが大きいものと小さいものが混在し、フィラメント断面積のばらつきが見られた。これに対して実施例１〜３で作製したＮｏ．１〜７の試料では各ＮｂフィラメントおよびＳｎフィラメントとも当初多芯組み込みを行った断面配置と同様に規則正しく整列し、また各フィラメントの形状も一方向に変形したような形状ではなく円形に近い形状を示しており、大きさも均一にそろっていて、フィラメントの断面積のばらつきも小さいことがわかった。実施例では補強部材をＮｂフィラメントの中心に配置したことにより、強度の大きな補強部材と強度の小さなＳｎフィラメントあるいはＣｕなどの部材を直接接触させずに配置したことにより、均一な加工性が得られたものである。
【０１３１】
次に、各試料の超電導特性について調べるために、上記のようにして作製した実施例１〜３および比較例１〜４の線径１ｍｍのＮｂ３Ｓｎ超電導前駆体線材の一部を５００℃×１００時間＋７００℃×１００時間の条件で熱処理し、得られたＮｂ３Ｓｎ超電導線材から、臨界電流密度Ｊｃを測定するための測定試料を作製した。作製した測定試料を液体ヘリウム中（温度４．２Ｋ）で１２Ｔの磁場を加えた状態で通電し、臨界電流値の測定を行った。測定試料は各実施例、比較例とも２本ずつ用意し、１本は熱処理後そのままで歪を加えずに測定し、もう１本は熱処理後に直径２５０ｍｍの曲率で曲げた状態で測定を行った。なお、曲げ歪εは線材の直径をｄ、曲げの曲率の直径をＤとすると図７で説明されるようにε＝ｄ／Ｄで表され、線径１ｍｍの線材を直径２５０ｍｍの曲率で曲げると、約０．４％の曲げ歪となる。
【０１３２】
測定した臨界電流値をＮｂ３Ｓｎ超電導前駆体線材におけるＣｕ被覆層を除いたＮｂフィラメント素線の断面積で除して、Ｎｂ３Ｓｎフィラメント断面積あたりの臨界電流密度Ｊｃを求めた。
【０１３３】
表１において、「各フィラメント中心」、「多芯線材中心」及び「分散配置」は、それぞれ、補強部材（補強線材）が、各Ｎｂフィラメント素線の中心に配置される場合、多芯線材の中心部分に配置される場合、及び多芯線材の全体に分散して配置される場合をいう。「Ｎｂ断面積比率」とは、線材（Ｎｂ３Ｓｎ超電導前駆体線材）全体の断面積に占めるＮｂフィラメントの断面積の割合である。「線材内断面積比率」とは、Ｎｂ３Ｓｎ超電導前駆体線材全体の断面における補強部材の断面積の比率である。「Ｎｂ内断面積比率」とは、Ｎｂフィラメントの断面積（Ｎｂ又はＮｂ合金層の断面積と補強部材の断面積の合計）における補強部材の断面積の割合である。「加工性」について、「○」は加工中に断線が発生せず加工が容易であることを示し、「△」は加工中に断線が１回以上発生して加工がやや困難であることを示す。「臨界電流密度Ｊｃ」については、曲げ歪み０．４％でのＪｃ値をＪｃ１とし、曲げ歪みなしでのＪｃ値をＪｃ０として、曲げ歪みのない場合に対する曲げ歪みのある場合の特性比率（Ｊｃ比率）としてＪｃ１／Ｊｃ０を計算した。
【表１】
2014137917.tif 000003
【０１３４】
Ｎｂ３Ｓｎ超電導線材に歪を加えていないとき、実施例１〜３の試料のうちＮｏ．１〜５の試料のＪｃ０の値は約２２００Ａ／ｍｍ2（１２Ｔ）であった。これに対して比較例１〜４の試料８〜１１のＪｃ０はおよそ２０００〜２１００Ａ／ｍｍ2（１２Ｔ）であった。実施例１〜３の試料1〜５は、Ｎｂ３Ｓｎ超電導前駆体線材全体の断面積に対する補強部材の断面積の比率はそれぞれ比較例１〜３とほぼ同等であったが、いずれも比較例より高いＪｃ０の値を示した。従来技術による比較例１〜４のＮｂ３Ｓｎ超電導線材では、Ｎｂ３Ｓｎフィラメントの中心に未反応Ｎｂが残っているためにその分が超電導とならずにＪｃ０の値が低くなり、これに対して実施例１〜３のＮｂ３Ｓｎ超電導線材では、本来超電導にならない部分を含むＮｂ３Ｓｎフィラメントの中心部分に補強部材を配置したために高いＪｃ０の値を示したと考えられる。
【０１３５】
また、実施例３の試料６、７のＪｃ０の値はそれぞれ１９７０、１０１０Ａ／ｍｍ２（１２Ｔ）であり、試料Ｎｏ．１〜５より低いＪｃ特性であった。試料６、７は補強部材の比率をそれぞれ０．６４、０．６９まで増加したために、その分Ｎｂ又はＮｂ合金層が少なくなり（表１のＮｂ断面積比率がそれぞれ０．１６および０．１３）、Ｊｃ特性が低下したものである。この結果から、Ｎｂフィラメント素線の断面における補強部材の断面積比率は、より好ましくは０．５１以下であることがわかる。また、表１に示したようにＮｂ３Ｓｎ超電導前駆体線材全体の断面に対する補強部材の断面積比率が０．１９を超えるとＪｃ特性の低下が起こることがわかる。この結果から、Ｎｂ３Ｓｎ超電導前駆体線材全体の断面に対する補強部材の断面積比率は、より好ましくは０．１９以下であることがわかる。
【０１３６】
一方、０．４％の曲げ歪みを加えた試料では、実施例、比較例の試料とも、歪みのないときよりＪｃ値が低下した。Ｊｃ比率（Ｊｃ１／Ｊｃ０）について、実施例１〜３の試料１、２、４、５、６、７では約０．８程度であった。これに対し比較例１〜３の試料８〜１０では０．７程度であり、本発明のＮｂ３Ｓｎ超電導線材は従来のＮｂ３Ｓｎ超電導線材より曲げ歪みが加わった状態での特性劣化が小さいことを確認した。ただし、比較例４の試料１１ではＪｃ比率（Ｊｃ１／Ｊｃ０）はおよそ０．８に近い値であり、本実施例１〜３と同等の曲げ歪み特性を示しており、補強部材を分散配置した効果と考えられる。しかし、比較例４は曲げ歪みのないときのＪｃ０は実施例１〜３のＪｃ０より低い値となっている。これは、比較例１〜３と同様にＮｂ３Ｓｎ超電導線材に未反応のＮｂが残っていることが理由であると考えられる。従って、実施例１〜３は、曲げ歪みのないときのＪｃ値（Ｊｃ０）を向上する点、及び曲げ歪みを加えたときのＪｃ値（Ｊｃ１）の低下を低減する点の両方に効果があることを示す。
【０１３７】
曲げ歪みによるＪｃ特性の低下について図７を参照して考察すると、直径ｄのＮｂ３Ｓｎ超電導線材を曲率直径Ｄで曲げた場合、Ｎｂ３Ｓｎ超電導線材断面のうち、曲げの外周側では線材が伸びてε＝ｄ／Ｄの引張り歪が発生し、曲げの内周側では反対にε＝−ｄ／Ｄの圧縮歪が発生する。Ｎｂ３Ｓｎ超電導線材の中心は中立の位置であり、曲げによる歪は発生しない。比較例８〜１０において、Ｎｂ３Ｓｎ超電導線材の曲げ歪みによるＪｃの特性劣化が大きいのは、複合化した補強部材が歪の中立位置に近いために、個々のフィラメントの補強部材としての役割を果たしていないためであると考えられる。これに対して、実施例１〜３において、Ｎｂ３Ｓｎ超電導線材の曲げ歪みによるＪｃの特性劣化が小さいのは、個々のフィラメントが補強されているためであると考えられる。
【０１３８】
実施例３の試料のうち、試料３ではＪｃ１／Ｊｃ０は０．６９であり、曲げ歪みによるＪｃ特性の低下が大きかった。これは、試料３ではＮｂ３Ｓｎ超電導前駆体線材全体の断面に対する補強部材の断面積比率が０．０４と小さいことに起因する。試料４では断面積比率が０．０６であり、Ｊｃ１／Ｊｃ０の値は０．８近くまで増加した。この結果より、Ｎｂ３Ｓｎ超電導前駆体線材全体の断面に対する補強部材の断面積比率は、より好ましくは０．０６以上であることが明らかになった。
【０１３９】
上述の結果とあわせ、Ｎｂ３Ｓｎ超電導前駆体線材全体の断面に対する補強部材の断面積比率は０．０４以上０．３０以下であり、好ましくは、下限値が０．０６であり、また、上限値が０．１９である。
【０１４０】
なお、本発明は上記実施の形態及び上記実施例に限られず、本発明の要旨の範囲内で種々の変更が可能である。
【符号の説明】
【０１４１】
１，５，６，８，９，１０，１００  Ｎｂ３Ｓｎ超電導前駆体線材
１１，１１ａ  Ｎｂフィラメント素線
１２  Ｎｂ又はＮｂ合金層
１３  Ｃｕ被覆層
１４，１４ａ  補強部材
１５  Ｓｎ素線
１６  Ｓｎフィラメント
１７  Ｃｕ被覆層
１８  拡散バリア層
１９  Ｃｕ被覆層
２０，２０ａ  サブエレメント素線
２１  安定化Ｃｕ層
２２，２２ａ  Ｎｂサブエレメント素線
【図１】
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【図２】
2014137917.tif 000005
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
2014137917.tif 000011
【図９】
2014137917.tif 000012
【図１０】
2014137917.tif 000013
【図１１】
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