(57)【要約】【課題】超電導相内に効果的にＴｉを導入することによって臨界電流密度を有効に向上させることができると共に、残存する非超電導相による超電導特性劣化をできるだけ抑制し、しかも交流損失のできるだけ低減することのできるＮｂ３Ｓｎ超電導線材製造用前駆体の構成を提供する。【解決手段】本発明の超電導線材製造用前駆体は、ＣｕまたはＣｕ基合金中に、１本または複数本のＮｂまたはＮｂ基合金芯と、１本または複数本のＳｎまたはＳｎ基合金芯が、相互に接触しないように配置された超電導マトリクス部と、その外周に安定化銅層を有する超電導線材製造用前駆体において、前記超電導マトリクス部断面内のＳｎまたはＳｎ基合金芯を中心にして、その近傍から半径方向外側に向けて、ＮｂＴｉ合金芯材を連結して構成される電流遮断領域が少なくとも１箇所配置されたものである。【選択図】図８
2007149494.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内部拡散法によってＮｂ３Ｓｎ超電導線材を製造する際に用いる超電導線材製造用前駆体であって、ＣｕまたはＣｕ基合金中に、１本または複数本のＮｂまたはＮｂ基合金芯と、１本または複数本のＳｎまたはＳｎ基合金芯が、相互に接触しないように配置された超電導マトリクス部と、その外周に安定化銅層を有する超電導線材製造用前駆体において、前記超電導マトリクス部断面内のＳｎまたはＳｎ基合金芯を中心にして、その近傍から半径方向外側に向けて、ＮｂＴｉ合金芯材を連結して構成される電流遮蔽領域が少なくとも１箇所配置されたものであることを特徴とするＮｂ３Ｓｎ超電導線材製造用前駆体。
【請求項２】
前記ＮｂＴｉ合金芯材は、中心に配置されるＮｂＴｉ合金芯部と、その周囲に配置されるＣｕ被覆層からなるものである請求項１に記載の超電導線材製造用前駆体。
【請求項３】
前記ＮｂＴｉ合金芯部とＣｕ被覆層の間に、Ｎｂからなる拡散障壁層を介在させたものである請求項２に記載の超電導線材製造用前駆体。
【請求項４】
前記ＮｂＴｉ合金芯材を連結して構成される電流遮蔽領域は２箇所以上配置され、超電導マトリクス部断面内の各ＳｎまたはＳｎ基合金芯を中心にした周囲の領域を周方向に等分割するように構成させる請求項１〜３のいずれかに記載の超電導線材製造用前駆体。
【請求項５】
前記超電導マトリクス部と安定化銅層の間に拡散障壁層を配置したものである請求項１〜４のいずれかに記載の超電導線材製造用前駆体。
【請求項６】
請求項１〜５にいずれかに記載の超電導線材製造用前駆体が、ＣｕまたはＣｕ基合金中に複数本配置されたものである超電導線材製造用前駆体。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれかに記載の超電導線材製造用前駆体を、熱処理することによってＮｂ３Ｓｎ系超電導相を形成することを特徴とする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超電導線材を内部拡散法によって製造する方法、およびこうしたＮｂ３Ｓｎ超電導線材を製造するための前駆体（超電導線材製造用前駆体）に関するものであり、殊に高磁場発生用超電導マグネットの素材として有用なＮｂ３Ｓｎ超電導線材を製造する為の技術に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
超電導線材が実用化されている分野のうち、高分解能核磁気共鳴（ＮＭＲ）分析装置に用いられる超電導マグネットについては発生磁場が高いほど分解能が高まることから、超電導マグネットは近年ますます高磁場化の傾向にある。
【０００３】
高磁場発生用超電導マグネットに使用される超電導線材としては、Ｎｂ３Ｓｎ線材が実用化されており、このＮｂ３Ｓｎ超電導線材の製造には主にブロンズ法が採用されている。このブロンズ法は、Ｃｕ−Ｓｎ基合金（ブロンズ）マトリクス中に複数のＮｂ基芯材を埋設し、伸線加工することによって上記Ｎｂ基芯材を細径化してフィラメントとし、このＮｂ基芯材のフィラメント（Ｎｂ基フィラメント）とブロンズ複合材を複数束ねて線材群となし、安定化の為の銅（安定化銅）を配置した後伸線加工する。上記線材群を６００℃以上８００℃以下程度で熱処理（拡散熱処理）することにより、Ｎｂ基フィラメントとマトリクスの界面にＮｂ３Ｓｎ化合物層を生成する方法である。しかしながら、この方法ではブロンズ中に固溶できるＳｎ濃度には限界があり（１５．８質量％以下）、生成されるＮｂ３Ｓｎ化合物層の厚さが薄く、また結晶性が劣化してしまい、高磁場特性が良くないという欠点がある。
【０００４】
Ｎｂ３Ｓｎ超電導線材を製造する方法としては、上記ブロンズ法の他に、チューブ法や内部拡散法等が知られている。これらの方法では、ブロンズ法のような固溶限によるＳｎ濃度に限界がないのでＳｎ濃度をできるだけ高く設定でき、良質なＮｂ３Ｓｎ層が生成可能であるため、高磁場特性が優れた超電導線材が得られることが示されている。
【０００５】
このうち内部拡散法では、図１（Ｎｂ３Ｓｎ超電導線材製造用前駆体の模式図）に示すように、ＣｕまたはＣｕ基合金（以下、「Ｃｕ母材」と呼ぶことがある）４の中央部に、ＳｎまたはＳｎ基合金からなる芯（以下、「Ｓｎ基金属芯」と呼ぶことがある）３を埋設すると共に、Ｓｎ基金属芯３の周囲のＣｕ母材４中に複数のＮｂまたはＮｂ基合金芯（以下、総括して「Ｎｂ基金属芯」と呼ぶことがある）２を相互に接触しないように配置して前駆体（超電導線材製造用前駆体）とし、これを伸線加工した後、熱処理（拡散熱処理）によってＳｎ基金属芯３中のＳｎを拡散させ、Ｎｂ基金属芯２と反応させることによってＮｂ３Ｓｎを生成させる方法である（例えば、特許文献１）。
【０００６】
また上記のような前駆体１においては、図２に示すように、前記Ｎｂ基金属芯２とＳｎ基金属芯３が配置された部分（以下、「超電導マトリクス部」と呼ぶことがある）とその外部の安定化銅層４ａの間に拡散障壁層６を配置した構成のものも知られている。この拡散障壁層６は、例えばＮｂ層またはＴａ層、或いはＮｂ層とＴａ層の２層からなり、拡散熱処理の際に超電導マトリクス部内のＳｎ（Ｓｎ基金属芯３）が外部に拡散してしまうことを防止し、超電導マトリスク部内でのＳｎの純度を高める作用を発揮するものである。
【０００７】
上記のような、超電導線材製造用前駆体を製造するには、下記の手順で行われる。まず、Ｎｂ基金属芯（Ｎｂ基金属フィラメント）をＣｕマトリスク管に挿入し、押出し、伸線等によって縮径加工して複合体とし、これを適当な長さに裁断する。そして、Ｃｕ製外筒を有し、拡散障壁層を設け或いは設けないビレット内に前記複合体を充填し、その中央部にＣｕマトリクス（Ｃｕ製中実ビレット）を配置して押出し加工した後、中央部のＣｕマトリクスを機械的に穿孔してパイプ状複合体を構成する。或いは、他の方法として、Ｃｕ外筒とＣｕ内筒で構成され、拡散障壁層６を有しまたは有さない中空ビレット内（外筒と内筒の間）に前記複合体を複数本充填してパイプ押出ししてパイプ状複合体を構成する。
【０００８】
そして、これらの方法に作製されたパイプ状複合体の中央空隙部内に、Ｓｎ基金属芯３を挿入して縮径加工して図１、２に示したような前駆体が製造される。
【０００９】
尚、図１、２に示した前駆体では、Ｓｎ金属芯３が１本、Ｎｂ基金属芯２が複数本のものを示したけれども、Ｓｎ基金属芯３が複数本で構成することも可能である。以下では、これらのものも含めて、「モノエレメント前駆体」と呼ぶ。
【００１０】
上記のようにして構成された各前駆体（モノエレメント前駆体）は、拡散障壁層６を有するか或いは有さないＣｕマトリクス管内部に複数本束ねて充填され、更に縮径加工されて多芯型の超電導線材製造用前駆体（マルチエレメント前駆体）とされる。
【００１１】
図３、４は、マルチエレメント前駆体の構成例を示したものであり、このうち図３は前記図１に示した前駆体１（モノエレメント前駆体）を、拡散障壁層６ａを有するＣｕマトリクス５内に複数本束ねて埋設してマルチエレメント前駆体１１としたものであり、図４は前記第２図に示した前駆体（モノエレメント前駆体）を、拡散障壁層を有さないＣｕマトリクス５内に複数本束ねて埋設してマルチエレメント前駆体１１ａとしたものである。
【００１２】
上記のような前駆体を用いて内部拡散法で超電導線材を製造するに当って、Ｎｂ３Ｓｎ相内に、Ｔｉ，Ｔａ，Ｚｒ，Ｈｆ等の元素を含有させることも提案されている。こうした元素をＮｂ３Ｓｎ相内に含有させることによって、これらの元素を含有しないＮｂ３Ｓｎ超電導線材と比べて、高磁場での超電導特性が向上するといわれている。Ｎｂ３Ｓｎ相内に上記の元素を含有させる手段として、例えば特許文献２には、Ｓｎ基金属芯に３０原子％以下、またはＮｂ基金属芯に５原子％以下のＴｉを含有させることで、１５Ｔ（テスラ）以上の高外部磁場中での臨界電流密度Ｊｃが向上できることが示されている。
【００１３】
しかしながら、この技術ではＳｎ基金属芯３またはＮｂ金属芯２の全てについて、Ｔｉ等を含有させる必要があることから、コストが高くなるという問題がある。
【００１４】
そこで、超電導マトリクス部内のＮｂ基金属芯２の一部を、入手しやすく比較的安価なＮｂＴｉ合金芯と入れ替えることによって、Ｔｉの供給源とすると共に、コストの低減をも図ることが提案されている（例えば、非特許文献１）。図５、６は、この技術で提案されているＮｂ３Ｓｎ超電導線材製造用前駆体を模式的に示したものであり、夫々前記図１、図２に類似するものであり、対応する部分には、同一の参照符号が付してある。そして、この技術では、超電導マトリクス部内のＮｂ金属芯２の一部を、ＮｂＴｉ合金芯８（図中、白抜き○で示した部分）を分散した状態で入れ替えるものである。しかしながら、こうした構成を採用すると、ＮｂＴｉ合金芯が熱処理後に非超電導部分として残存する分だけ臨界電流密度Ｊｃが若干低下する場合がある。
【００１５】
一方、超電導線材を超電導マグネットとして用いるときに、電流変化による発熱（以下、「交流損失」と呼ぶ）をできるだけ低減する必要がある。こうした技術として、Ｎｂ金属芯が熱処理時に結合しないように相互の間隔を適切に調整する方法や、超電導マトリクス部内をフィンで仕切る方法等が提案されている（非特許文献２）。このうち、後者の技術では、例えば図７に示すように、Ｓｎ基金属芯３の外周部に、Ｔａ−Ｎｂ合金からなるフィン１０ａを半径方向に間隔をあけて配置したものである。こうした構成は、電流損失の発生が線材周方向に流れる渦電流に起因することから、こうした渦電流の流れをフィン１０ａによって遮蔽するものである。しかしながら、こうした構成では、フィン１０ａを構成する部材が超電導相にはならないので、その分さらに臨界電流密度Ｊｃが低下する傾向がある。
【特許文献１】特開昭４９−１１４３８９号公報  特許請求の範囲等
【特許文献２】特公平１−８６９８号公報  特許請求の範囲等
【非特許文献１】IEEE Trans.Appl. Supercond.vol.15,no.2,pp.1200-1204
【非特許文献２】Paper Ｍ１-Ｄ-０９,presented at ＣＥＣ-ＩＣＭＣ，Anchorage Alasla,Sept 23-26,2003
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１６】
本発明はこうした状況の下でなされたものであって、その目的は、超電導相内に効果的にＴｉを導入することによって臨界電流密度を有効に向上させることができると共に、残存する非超電導相による超電導特性劣化をできるだけ抑制し、しかも交流損失のできるだけ低減することのできるＮｂ３Ｓｎ超電導線材製造用前駆体の構成、およびこうした前駆体を用いたＮｂ３Ｓｎ超電導線材の製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
上記目的を達成することのできた本発明の超電導線材製造用前駆体とは、内部拡散法によってＮｂ３Ｓｎ超電導線材を製造する際に用いる超電導線材製造用前駆体であって、ＣｕまたはＣｕ基合金中に、１本または複数本のＮｂまたはＮｂ基合金芯と、１本または複数本のＳｎまたはＳｎ基合金芯が、相互に接触しないように配置された超電導マトリクス部と、その外周に安定化銅層を有する超電導線材製造用前駆体において、前記超電導マトリクス部断面内のＳｎまたはＳｎ基合金芯を中心にして、その近傍から半径方向外側に向けて、ＮｂＴｉ合金芯材を連結して構成される電流遮蔽領域が少なくとも１箇所配置されたものである点に要旨を有するものである。
【００１８】
本発明の超電導線材製造用前駆体において、前記ＮｂＴｉ合金芯材の具体的な構成としては、中心に配置されるＮｂＴｉ合金芯部と、その周囲に配置されるＣｕ被覆層からなるものが挙げられる（後記図１０参照）。またこうした構成のＮｂＴｉ合金芯材においては、ＮｂＴｉ合金芯部とＣｕ被覆層の間に、Ｎｂからなる拡散障壁層を介在させたものが好ましい。
【００１９】
また前記超電導マトリクス部と安定化銅の間に拡散障壁層を配置した構成のものも採用できる。また上記のような超電導線材製造用前駆体を、ＣｕまたはＣｕ基合金中に複数本配置することによって多芯の超電導線材製造用前駆体（マルチエレメント前駆体）を構成することができる。
【００２０】
また、上記のような単芯または多芯の超電導線材製造用前駆体を、熱処理することによって希望する特性を発揮するＮｂ３Ｓｎ超電導線材を製造することができる。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によれば、前記超電導マトリクス部断面内のＳｎまたはＳｎ基合金芯を中心にして、その近傍から半径方向外側に向けて、ＮｂＴｉ合金芯材を連結して構成される電流遮蔽領域を少なくとも１箇所配置する構成を採用することによって、超電導相内に効果的にＴｉを導入して臨界電流密度を有効に向上させることができると共に、残存する非超電導相による超電導特性劣化をできるだけ抑制し、しかも交流損失のできるだけ低減することのできるＮｂ３Ｓｎ超電導線材製造用前駆体が実現できた。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
本発明者らは、上記目的を達成するために様々な角度から検討した。その結果、Ｔｉの供給源として、ＮｂＴｉ合金芯材を用いると共に、このＮｂＴｉ合金芯材の配置を、超電導マトリクス部断面内のＳｎまたはＳｎ基合金芯を中心にして、その近傍から半径方向外側に向けて、連結して構成されるようにし、これを電流遮蔽領域として少なくとも１箇所配置すれば、上記目的が見事に達成されることを見出し、本発明を完成した。以下、本発明の前駆体の構成を図面によって説明する。
【００２３】
図８は、本発明の超電導線材製造用前駆体の構成の一例を模式的に示した断面図である。この構成では、前記図２の前駆体１（モノエレメント前駆体）の構成に対して、Ｓｎ基金属芯３の外周部に、該Ｓｎ基金属芯３を中心にしてその近傍から半径方向外側に向けて、ＮｂＴｉ合金芯８ａをフィン状に配置して構成したものである。図８の他の部分の構成は、前記図１示した構成と同じであり、対応する部分には同一の参照符号を付してある。
【００２４】
ＮｂＴｉ合金芯８ａをフィン状に配置した領域では、後の熱処理によってＳｎ，Ｔｉ，ＮｂおよびＣｕを含む合金が形成され、この合金はＣｕよりも電流を流しにくいことから、渦電流の通過を遮蔽する電流遮蔽領域を形成し、交流損失の低減を図ることができる。こうした電流遮蔽領域は、図８に示したモノエレメント前駆体１ａの構成では３箇所設けたものを示したが、少なくとも１箇所あれば本発明の目的を達成することができる。
【００２５】
また、交流損失低減のための領域を、上記のように形成することによって、超電導相内へのＴｉの効果的な導入も図れると共に、臨界電流密度の低下を極力抑えることができる超電導線材を安価に製造することができる。
【００２６】
図９は、本発明の超電導線材製造用前駆体の構成の他の例を模式的に示した断面図である。この構成では、前記図８の構成において、例えばＴａ−Ｎｂ合金からなる拡散障壁層６を超電導マトリクス部と安定化銅４ａの間に形成したものである（モノエレメント前駆体１ｂ）。こうした構成を採用しても、図８に示した構成を同様に、交流損失の低減を図ると共に、熱処理時にＴｉ元素がＮｂ基金属芯２に拡散することで、Ｎｂ３Ｓｎ相へのＴｉ元素の拡散が可能となる。
【００２７】
図１０はＮｂＴｉ合金芯８ａの要部の構成を説明するための図である。Ｎｂ基金属芯２を超電導マトリクス部に複数配置する場合には、Ｃｕ製パイプ内にＮｂ基金属を埋設し、これを伸線加工した後、断面六角形状に形成し、これを組み合わせて複数束ねることが一般的であるが、図１０はこうした状態を示したものである。即ち、ＮｂＴｉ合金芯８ａを配置するに当っては、Ｎｂ基金属芯２を配置する場合と同様にして、ＮｂＴｉ合金芯８ａ（ＮｂＴｉ合金芯部）と、その周囲に配置されるＣｕ被覆層１３を含んでＮｂＴｉ合金心材１２が構成され、このＮｂＴｉ合金芯材１２を複数連結して配置されることになる。ＮｂＴｉ合金芯材１２を連結配置する際、ＮｂＴｉ合金芯材１２は超電導マトリックス部の半径方向をほぼ完全に遮蔽するように連結配置されている。尚、連結配置するＮｂＴｉ合金芯材１２の始点と終点は、Ｓｎ基金属芯３や拡散障壁層６等と接触しても良いし、接触しなくても良い。また、前記図８、９は、ＮｂＴｉ合金芯８ａの配置状態を示したものであって、Ｃｕ被覆層１３は相互に結合してＣｕ母材４を形成することになる。
【００２８】
こうした構成のＮｂＴｉ合金芯材１２においては、図１０に示すように、ＮｂＴｉ合金芯８ａとＣｕ被覆層１３の間に、Ｎｂからなる拡散障壁層１５を介在させることも好ましい形態である。こうした拡散障壁層１５を介在させることによって、ＮｂＴｉ合金芯８ａからのＣｕ被覆層へのＴｉの拡散を防止し、複合線材を押出し加工時におけるＣｕ−Ｔｉ金属化鉱物層の生成を抑えることができて、断線防止の効果が発揮されることになる。
【００２９】
電流遮蔽領域において、上記ＮｂＴｉ合金芯８ａ部分の配置長さ（径の長さを合計した長さ）は、直線距離に換算して超電導マトリスク部の半径方向長さの５０％以上とすることが好ましく、より好ましくは７０％以上である。この長さが５０％未満となると、電流遮蔽領域としての機能が発揮しにくくなる。また、ＮｂＴｉ合金芯８ａの大きさ（直径）はＮｂ基金属芯２と同一にし、Ｎｂ基合金芯２の一部を入れ替えるようにして、上記図１０に示した構成とすることもできるが、ＮｂＴｉ合金芯８ａとＮｂ基金属芯２の大きさを異なるとように構成しても良い。更に、ＮｂＴｉ合金芯８ａとＮｂ基金属芯２の配置割合については、ＮｂＴｉ合金芯８ａの割合が多くなりすぎると、逆に臨界電流特性が劣化するので、本数換算（但し、同一径の場合）で５〜１０％程度とすることが好ましい。
【００３０】
本発明の前駆体で用いるＮｂＴｉ合金芯材１２は、その素材としてはＴｉを５〜６０質量％含むものであることが好ましい。このＴｉ含有量が５質量％よりも少なくなると、Ｔｉ供給源としての機能が発揮され難くなり、６０質量％を超えると、加工性が悪くなるばかりか、熱処理後のＴｉ残存量が多くなって、超電導特性（特に、臨界電流密度Ｊｃ）が却って劣化することになる。
【００３１】
前記図８、９では、ＮｂＴｉ合金芯材１２を配置する領域（電流遮蔽領域）を周方向に３箇所であるものを示したけれども、本発明の前駆体の構成はこうしたものに限らず、少なくとも１箇所設けることによって本発明の目的が達成される。但し、交流損失を低減するという観点からすれば、電流遮蔽領域は２箇所以上形成して、超電導マトリクス部を周方向で等分割できるような構成をすることが推奨される。
【００３２】
また、前記図８、９ではＮｂＴｉ合金芯８ａは、Ｓｎ基金属芯３を中心にして半径方向外側に放射線上（直線的）に延びるように配置したけれども、こうした構成に限定されるものではなく、例えば図１１に示すようにＳｎ基金属芯３の法線方向に延びるように配置しても良いし、また図１２に示すように屈曲した形状となるように配置しても良いことは勿論である。要するに、Ｓｎ基金属芯３を中心にして、その近傍から半径方向外側に向けて配置した構成であれば、本発明の目的が達成されるのである。
【００３３】
前記図８、９、１１、１２は、基本となるモノエレメント前駆体の構成はＳｎ基金属芯３が１本で、その周囲に複数のＮｂ基金属芯２を配置したものを用いる場合を示したが、前駆体の基本形態はこうしたものに限らず、Ｓｎ基金属芯３を複数本配置したものとすることも勿論可能である。
【００３４】
またこれらに示した構成では、モノエレメント前駆体の場合を示したが、いずれかに記載した構成の前駆体を、ＣｕまたはＣｕ基合金中に複数配置することによってマルチエレメント前駆体を構成することができる。
【００３５】
図１３は、こうしたマルチエレメント前駆体の構成例を模式的に示した断面図であり、この構成では前記図８に示したモノエレメント前駆体１ａの複数本をＣｕマトリクス５ａ内に配置し、その周囲に拡散障壁層６ａを形成することによって、マルチエレメント前駆体１１ｂを構成したものである。
【００３６】
こうしたマルチエレメント前駆体を構成するに際しては、拡散障壁層６を形成しないモノエレメント前駆体（図９に示したモノエレメント前駆体）を用いて多芯型にする場合には、図１４に示すように、モノエレメント前駆体１ｂを複数本束ねてＣｕマトリクス５ａ内に配置してマルチエレメント前駆体１１ｃとすれば良い。
【００３７】
本発明の前駆体は、その基本的な構成として、ＣｕまたはＣｕ基合金中に、Ｎｂ基金属芯２（ＮｂまたはＮｂ基合金芯）およびＳｎ基金属芯３（ＳｎまたはＳｎ基合金芯）を相互の間隔をあけて配置するものであるが、こうした構成で用いるＣｕ合金としては、ＣｕにＮｂ，Ｎｉ等の元素を含有したものを用いることができる。またＳｂｎ基金属芯３として用いる素材としては、Ｔｉ，Ｔａ，Ｚｒ，Ｈｆ等の元素を、加工性を阻害しない程度（５質量％程度以下）含有させたものを使用することができる。Ｎｂ基合金芯２は、ＮｂにＴａ，Ｈｆ，Ｚｒ等の添加元素（但し、Ｔｉは除く）を１０質量％程度以下含有させたものを使用することができる。
【００３８】
本発明方法においては、上記のような前駆体を構成し、これに対して焼鈍と伸線加工を行い、その後拡散熱処理（通常６５０℃以上７５０℃未満程度）することによって、良好な特性を発揮する超電導線材を得ることができる。
【００３９】
以下、実施例を挙げて本発明をより具体的に説明するが、本発明はもとより下記実施例によって制限を受けるものではなく、前・後記の趣旨に適合し得る範囲で適当に変更を加えて実施することも勿論可能であり、それらはいずれも本発明の技術的範囲に包含される。
【実施例】
【００４０】
実施例１
外径：２１ｍｍ、内径：１８ｍｍのＣｕ製パイプ内に、外径：１７ｍｍのＮｂ基金属芯を挿入した後、伸線加工して六角断面形状のＣｕ／Ｎｂ複合線（六角対辺：４．３ｍｍ）を作製し、これを４００ｍｍの長さに裁断した。これと同様にして、外径：２１ｍｍ、内径：１８ｍｍのＣｕ製パイプ内に、外径：１７ｍｍのＮｂ−４７質量％Ｔｉ合金芯を挿入した後、伸線加工して六角断面形状のＣｕ／ＮｂＴｉ複合線（六角対辺：４．３ｍｍ）を作製し、これを４００ｍｍの長さに裁断した。
【００４１】
一方、Ｃｕ製外筒（外径：１４３ｍｍ、内径：１３３ｍｍ）およびＣｕ製内筒（外径：６８ｍｍ、内径：６１ｍｍ）からなるＣｕ中空ビレットの前記Ｃｕ製外筒の内面側に、Ｎｂからなる拡散障壁層（厚さ：５ｍｍ）を貼付けて配置した後、前記Ｃｕ製内筒の周りに、前記Ｃｕ／Ｎｂ複合線を１６０２本束ねて挿入し、その一部（合計５４本）をＣｕ／ＮｂＴｉ複合線で置換えた。具体的には、Ｃｕ／Ｎｂ複合線を束ねて挿入した後、電流遮蔽領域となる部分のＣｕ／Ｎｂ複合線を１本ずつ引き抜いて、その引き抜いた部分をＮｂＴｉ複合線に順次置き換えることにより、ＮｂＴｉ複合線を連結配置した。この実施例では、電流遮蔽領域において、ＮｂＴｉ合金芯の部分の配置長さは、超電導マトリスク部の半径方向長さの約７５％とした。この置換に際しては、Ｃｕ／ＮｂＴｉ複合線が中心から連続して放射状に６列並ぶように（周方向に６等分）配置した（前記図８類似）。
【００４２】
このビレットをパイプ押出し加工した後、Ｓｎ基金属芯を挿入して更に伸線し、３．５ｍｍ対辺の六角断面形状の複合線材（モノエレメント前駆体）を作製した。
【００４３】
次いで、この複合線材を裁断した後、更に１９本束ねてＣｕ製パイプ（外径：２１ｍｍ、内径：１８ｍｍ）に挿入した後、押出しによって縮径加工して外径：１ｍｍの複合線材（マルチエレメント前駆体）とした（前記図１４参照）。このとき、一部のものにつき、外径：０．５ｍｍまでの加工を試みたところ、２回の断線が発生したが、影響のない範囲であった。
【００４４】
得られたマルチエレメント前駆体（外径：１ｍｍのもの）を、６７０℃で２００時間熱処理（拡散熱処理）を施して、Ｎｂ３Ｓｎ超電導線材とした。得られたＮｂ３Ｓｎ超電導線材について、外部磁場１２Ｔ（テスラ）を印加した状態で臨界電流（Ｉｃ）を測定し、線材断面の非銅部の面積でＩｃを除して臨界電流密度（Ｊｃ）の評価を行った。その結果、温度４．２Ｋでの臨界電流密度（Ｊｃ）は、１５２０Ａ／ｍｍ２の高い臨界電流密度（Ｊｃ）が得られていた。また、４．２Ｋで±３Ｔに磁場を変化させ、交流損失を測定したところ、交流損失は３８９ｍＪ／ｃｍ３となった。
【００４５】
実施例２
実施例１と同様にして、Ｃｕ／Ｎｂ複合線（六角対辺：４．３ｍｍ）を作製した後、４００ｍｍの長さに裁断した。
【００４６】
一方、Ｃｕ製外筒（外径：６８ｍｍ、内径：５８ｍｍ）の内面側に、０．２ｍｍのＮｂシートを重ね巻きしたもの（拡散障壁層１５）を貼付けた後、外径：５７ｍｍのＮｂ−４７質量％Ｔｉ合金芯を挿入した後、押出しによって縮径加工して六角断面形状のＣｕ／ＮｂＴｉ複合線（六角対辺：４．３ｍｍ）を作製し、これを４００ｍｍの長さに裁断した。
【００４７】
引き続き、実施例１と同様に、Ｃｕ製外筒（外径：１４３ｍｍ、内径：１３３ｍｍ）およびＣｕ製内筒（外径：６８ｍｍ、内径：６１ｍｍ）からなるＣｕ中空ビレットの前記Ｃｕ製外筒の内面側に、Ｎｂからなる拡散障壁層（厚さ：５ｍｍ）を貼付けて配置した後、前記Ｃｕ製内筒の周りに、前記Ｃｕ／Ｎｂ複合線を１６０２本束ねて挿入し、その一部（合計５４本）をＣｕ／ＮｂＴｉ複合線で置換えた。この置換に際しては、Ｃｕ／ＮｂＴｉ複合線が中心から連続して放射状に６列並ぶように（周方向に６等分）配置した。
【００４８】
このビレットを押出し加工し、Ｓｎ基金属芯を挿入して更に伸線し、３．５ｍｍ対辺の六角断面形状の複合線材（モノエレメント前駆体）を作製した。
【００４９】
次いで、この複合線材を裁断した後、更に１９本束ねてＣｕ製パイプ（外径：２１ｍｍ、内径：１８ｍｍ）に挿入した後、伸線によって縮径加工して外径：１ｍｍの複合線材（マルチエレメント前駆体）とした（前記図１４参照）。このとき、一部のものにつき、外径：０．５ｍｍまでの伸線加工を試みたが、伸線加工中の断線は見られなかった。
【００５０】
得られたマルチエレメント前駆体（外径：１ｍｍのもの）を、６７０℃で２００時間熱処理（拡散熱処理）を施して、Ｎｂ３Ｓｎ超電導線材とした。得られたＮｂ３Ｓｎ超電導線材について、外部磁場１２Ｔ（テスラ）を印加した状態で臨界電流（Ｉｃ）を測定し、線材断面の非銅部の面積でＩｃを除して臨界電流密度（Ｊｃ）の評価を行った。その結果、温度４．２Ｋでの臨界電流密度（Ｊｃ）は、１５１２Ａ／ｍｍ２の高い臨界電流密度（Ｊｃ）が得られていた。また、４．２Ｋで±３Ｔに磁場を変化させ、交流損失を測定したところ、交流損失は３８５ｍＪ／ｃｍ３となった。
【００５１】
比較例１
実施例１と同様にして、Ｃｕ／Ｎｂ複合線およびＣｕ／ＮｂＴｉ複合線（六角対辺：４．３ｍｍ）を作製した後、４００ｍｍの長さに裁断した。
【００５２】
実施例１と同様に、Ｃｕ製外筒（外径：１４３ｍｍ、内径：１３３ｍｍ）およびＣｕ製内筒（外径：６８ｍｍ、内径：６１ｍｍ）からなるＣｕ中空ビレットの前記Ｃｕ製外筒の内面側に、Ｎｂからなる拡散障壁層（厚さ：５ｍｍ）を貼付けて配置し、前記Ｃｕ製内筒の周りに、前記Ｃｕ／Ｎｂ複合線を１６０２本束ねて挿入し、その一部（合計５４本）をＣｕ／ＮｂＴｉ複合線で置換えた。この置換に際しては、Ｃｕ／ＮｂＴｉ複合線が超電導マトリクス内に均等となるように配置した。
【００５３】
このビレットをパイプ押出し加工した後、Ｓｎ基金属芯を挿入して更に伸線し、３．５ｍｍ対辺の六角断面形状の複合線材（モノエレメント前駆体）を作製した。
【００５４】
次いで、この複合線材を裁断した後、更に１９本束ねてＣｕ製パイプ（外径：２１ｍｍ、内径：１８ｍｍ）に挿入した後、押出しによって縮径加工して外径：１ｍｍの複合線材（マルチエレメント前駆体）とした（前記図４参照）。
【００５５】
得られたマルチエレメント前駆体（外径：１ｍｍのもの）を、６７０℃で２００時間熱処理（拡散熱処理）を施して、Ｎｂ３Ｓｎ超電導線材とした。得られたＮｂ３Ｓｎ超電導線材について、外部磁場１２Ｔ（テスラ）を印加した状態で臨界電流（Ｉｃ）を測定し、線材断面の非銅部の面積でＩｃを除して臨界電流密度（Ｊｃ）の評価を行った。その結果、温度４．２Ｋでの臨界電流密度（Ｊｃ）は、１５１０Ａ／ｍｍ２の高い臨界電流密度（Ｊｃ）が得られていた。また、４．２Ｋで±３Ｔに磁場を変化させ、交流損失を測定したところ、交流損失は９０３ｍＪ／ｃｍ３となった。
【００５６】
比較例２
実施例１と同様にして、Ｃｕ／Ｎｂ複合線およびＣｕ／ＮｂＴｉ複合線（六角対辺：４．３ｍｍ）を作製した後、４００ｍｍの長さに裁断した。
【００５７】
実施例１と同様に、Ｃｕ製外筒（外径：１４３ｍｍ、内径：１３３ｍｍ）およびＣｕ製内筒（外径：６８ｍｍ、内径：６１ｍｍ）からなるＣｕ中空ビレットの前記Ｃｕ製外筒の内面側に、Ｎｂからなる拡散障壁層（厚さ：５ｍｍ）を貼付けて配置すると共に、Ｔａ−４０原子％Ｎｂのシートをフィン状に配置した後、前記Ｃｕ製内筒の周りに、前記Ｃｕ／Ｎｂ複合線を１６０２本束ねて挿入し、その一部（合計５４本）をＣｕ／ＮｂＴｉ複合線で置換えた。この置換に際しては、Ｃｕ／ＮｂＴｉ複合線が超電導マトリクス内に均等となるように配置した。
【００５８】
このビレットをパイプ押出し加工した後、Ｓｎ基金属芯を挿入して更に伸線し、３．５ｍｍ対辺の六角断面形状の複合線材（モノエレメント前駆体）を作製した。
【００５９】
次いで、この複合線材を裁断した後、更に１９本束ねてＣｕ製パイプ（外径：２１ｍｍ、内径：１８ｍｍ）に挿入した後、押出しによって縮径加工して外径：１ｍｍの複合線材（マルチエレメント前駆体）とした（前記図４参照）。
【００６０】
得られたマルチエレメント前駆体（外径：１ｍｍのもの）を、６７０℃で２００時間熱処理（拡散熱処理）を施して、Ｎｂ３Ｓｎ超電導線材とした。得られたＮｂ３Ｓｎ超電導線材について、外部磁場１２Ｔ（テスラ）を印加した状態で臨界電流（Ｉｃ）を測定し、線材断面の非銅部の面積でＩｃを除して臨界電流密度（Ｊｃ）の評価を行った。その結果、温度４．２Ｋでの臨界電流密度（Ｊｃ）は、１３２１Ａ／ｍｍ２の臨界電流密度（Ｊｃ）であった。また、４．２Ｋで±３Ｔに磁場を変化させ、交流損失を測定したところ、交流損失は３７８ｍＪ／ｃｍ３となった。
【図面の簡単な説明】
【００６１】
【図１】内部拡散法に適用される超電導線材製造用前駆体（モノエレメント前駆体）の構成例を模式的に示した断面図である。
【図２】内部拡散法に適用される超電導線材製造用前駆体（モノエレメント前駆体）の他の構成例を模式的に示した断面図である。
【図３】内部拡散法に適用される超電導線材製造用前駆体（マルチエレメント前駆体）の構成例を模式的に示した断面図である。
【図４】内部拡散法に適用される超電導線材製造用前駆体（マルチエレメント前駆体）の他の構成例を模式的に示した断面図である。
【図５】従来技術における超電導線材製造用前駆体（モノエレメント前駆体）の構成例を模式的に示した断面図である。
【図６】従来技術における超電導線材製造用前駆体（モノエレメント前駆体）の他の構成例を模式的に示した断面図である。
【図７】従来技術銃の超電導線材製造用前駆体（モノエレメント前駆体）の更に他の構成例を模式的に示した断面図である。
【図８】本発明の超電導線材製造用前駆体（モノエレメント前駆体）の構成例を模式的に示した断面図である。
【図９】本発明の超電導線材製造用前駆体（モノエレメント前駆体）の他の構成例を模式的に示した断面図である。
【図１０】ＮｂＴｉ合金芯８ａの要部の構成を説明するための図である。
【図１１】本発明の超電導線材製造用前駆体（モノエレメント前駆体）の更に他の構成例を模式的に示した断面図である。
【図１２】本発明の超電導線材製造用前駆体（モノエレメント前駆体）の他の構成例を模式的に示した断面図である。
【図１３】本発明の超電導線材製造用前駆体（マルチエレメント前駆体）の構成例を模式的に示した断面図である。
【図１４】本発明の超電導線材製造用前駆体（マルチエレメント前駆体）の他の構成例を模式的に示した断面図である。
【符号の説明】
【００６２】
１，１ａ〜１ｃ  モノエレメント前駆体
２  Ｎｂ基金属芯
３  Ｓｎ基金属芯
４  Ｃｕ基合金（Ｃｕ母材）
４ａ  安定化銅
５  Ｃｕマトリクス
６，６ａ，１５  拡散障壁層
８，８ａ  ＮｂＴｉ合金芯
１２  ＮｂＴｉ合金芯材
１０，１０ａ，１０ｂ  シート状層
１１，１１ａ，１１ｂ  マルチエレメント前駆体
１３  Ｃｕ被覆層
【図１】
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【図２】
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【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】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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