(57)【要約】   本発明は，電気的特性及び物理的特性が向上した超伝導線材に関する。【選択図】  図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
幅が０．４ｍｍ〜０．５ｍｍであり，厚さが０．３ｍｍ〜０．５ｍｍであり，超伝導物質としてＹＢＣＯ又はＲｅＢＣＯ（Ｒｅ＝Ｓｍ，Ｇｄ，Ｎｄ，Ｄｙ，Ｈｏ）が使われた超伝導線材であって，
７７Ｋの温度，１気圧，セルフフィールドにおける臨界電流（ＤＣ  Ｉｃ）が１５０Ａ〜５００Ａであることを特徴とする超伝導線材。
【請求項２】
上記超伝導線材を直径３５ｍｍのローラ２個を使用して順次に方向を変更しつつ曲げた後の曲げストレス印加時の臨界電流は，上記臨界電流の９５％以上であることを特徴とする請求項１記載の超伝導線材。
【請求項３】
上記超伝導線材を直径５０ｍｍのローラ４個を使用して順次に方向を変更しつつ曲げた後のダブル曲げストレス印加時の臨界電流は，上記臨界電流の９５％以上であることを特徴とする請求項１記載の超伝導線材。
【請求項４】
上記超伝導線材は，２５０ＭＰａ長さ方向引張力，又は０．２％伸張される長さ方向引張力が印加される場合の引張臨界電流は，上記臨界電流の９５％以上であることを特徴とする請求項１記載の超伝導線材。
【請求項５】
上記超伝導線材を長さ方向に２００ｍｍ間隔でねじった状態におけるねじり臨界電流は，上記臨界電流の９５％以上であることを特徴とする請求項１記載の超伝導線材。
【請求項６】
超伝導ケーブルのフォーマーに上記超伝導線材を２２０ｍｍ前後のピッチで巻回し，超伝導線材の長さ方向に３ｋｇ〜８ｋｇの荷重が印加される場合の臨界電流は，上記臨界電流の９５％以上であることを特徴とする請求項１記載の超伝導線材。
【請求項７】
上記超伝導線材は２００ｍ〜４００ｍ単位で接合され，接合部位の抵抗は２００ｎΩ以下であることを特徴とする請求項１記載の超伝導線材。
【請求項８】
上記接合抵抗は，超伝導ケーブルのフォーマーに上記超伝導線材を２２０ｍｍ前後のピッチで巻回し，超伝導線材の長さ方向に３ｋｇ〜８ｋｇの荷重が印加される接合部位別接合抵抗が２４０ｎΩ以下になったり，通常状態の接合抵抗より２０％以下で増加することを特徴とする請求項７記載の超伝導線材。
【請求項９】
上記超伝導線材を内部圧が３０気圧程度に維持される液体窒素に１６時間浸漬した状態における臨界電流は，上記臨界電流の９５％以上であることを特徴とする請求項１記載の超伝導線材。
【請求項１０】
上記超伝導線材を内部圧が３０気圧程度に維持される液体窒素に１６時間浸漬した状態における超伝導線材の膨れ上がりが肉眼で観察されないことを特徴とする請求項１記載の超伝導線材。
【請求項１１】
上記臨界電流以上の電流に対する電圧の勾配は，２５〜３０であることを特徴とする請求項１記載の超伝導線材。
【請求項１２】
上記超伝導線材の交流損失は，０．４Ｗ／ｋＡ・ｍ以下であることを特徴とする請求項１記載の超伝導線材。
【請求項１３】
幅が０．４ｍｍ〜０．５ｍｍであり，厚さが０．３ｍｍ〜０．５ｍｍであり，超伝導物質としてＹＢＣＯ又はＲｅＢＣＯ（Ｒｅ＝Ｓｍ，Ｇｄ，Ｎｄ，Ｄｙ，Ｈｏ）が使われた超伝導線材であって，
７７Ｋの温度，１気圧，セルフフィールドにおける臨界電流（ＤＣ  Ｉｃ）は，１５０Ａ〜５００Ａ以下であり，
上記超伝導線材を直径３５ｍｍのローラ２個を使用して順次に方向を変更しつつ曲げた後の曲げストレスが印加される場合，
上記超伝導線材を直径５０ｍｍのローラ４個を使用して順次に方向を変更しつつ曲げた後のダブル曲げストレスが印加される場合，
上記超伝導線材に２５０ＭＰａ長さ方向引張力，又は０．２％伸張される長さ方向引張力が印加される場合，
上記超伝導線材を長さ方向に２００ｍｍ間隔でねじった場合，又は
超伝導ケーブルのフォーマーに上記超伝導線材を２２０ｍｍ前後のピッチで巻回し，超伝導線材の長さ方向に３ｋｇ〜８ｋｇの荷重が印加される場合，又は上記超伝導線材を内部圧が３０気圧程度に維持される液体窒素に１６時間浸漬した状態における臨界電流は，上記臨界電流の９５％以上を満たし，
上記超伝導線材は２００ｍ〜４００ｍ単位で接合され，接合部位の抵抗は２００ｎΩ以下であり，上記接合抵抗は，超伝導ケーブルのフォーマーに上記超伝導線材を２２０ｍｍ前後のピッチで巻回し，超伝導線材の長さ方向に３ｋｇ〜８ｋｇの荷重が印加される接合部位別接合抵抗が２４０ｎΩ以下になったり，通常状態の接合抵抗より２０％以下で増加し，
上記臨界電流以上の電流に対する電圧の勾配は，２５〜３０であり，
交流損失は，０．４Ｗ／ｋＡ・ｍ以下であることを特徴とする超伝導線材。
【請求項１４】
幅が０．４ｍｍ〜０．５ｍｍであり，厚さが０．３ｍｍ〜０．５ｍｍであり，超伝導物質としてＹＢＣＯ又はＲｅＢＣＯ（Ｒｅ＝Ｓｍ，Ｇｄ，Ｎｄ，Ｄｙ，Ｈｏ）が使われた超伝導線材であって，
上記超伝導線材を内部圧が３０気圧程度に維持される液体窒素に１６時間浸漬した状態における超伝導線材の膨れ上がりが肉眼で観察できないことを特徴とする超伝導線材。
【請求項１５】
幅が０．４ｍｍ〜０．５ｍｍであり，厚さが０．３ｍｍ〜０．５ｍｍであり，超伝導物質としてＹＢＣＯ又はＲｅＢＣＯ（Ｒｅ＝Ｓｍ，Ｇｄ，Ｎｄ，Ｄｙ，Ｈｏ）が使われた超伝導線材であって，
７７Ｋの温度，１気圧，セルフフィールドにおける臨界電流（ＤＣ  Ｉｃ）は，１５０Ａ〜５００Ａ以下であり，
上記超伝導線材を直径３５ｍｍのローラ２個を使用して順次に方向を変更しつつ曲げた後の曲げストレスが印加される場合，
上記超伝導線材を直径５０ｍｍのローラ４個を使用して順次に方向を変更しつつ曲げた後のダブル曲げストレスが印加される場合，
上記超伝導線材に２５０ＭＰａ長さ方向引張力，又は０．２％伸張される長さ方向引張力が印加される場合，
上記超伝導線材を長さ方向に２００ｍｍ間隔でねじった場合，又は
超伝導ケーブルのフォーマーに上記超伝導線材を２２０ｍｍ前後のピッチで巻回し，超伝導線材の長さ方向に３ｋｇ〜８ｋｇの荷重が印加される場合又は上記超伝導線材を内部圧が３０気圧程度に維持される液体窒素に１６時間浸漬した状態における臨界電流は，上記臨界電流の９５％以上を満たし，
上記超伝導線材は２００ｍ〜４００ｍ単位で接合され，接合部位の抵抗は２００ｎΩ以下であり，上記接合抵抗は，超伝導ケーブルのフォーマーに上記超伝導線材を２２０ｍｍ前後のピッチで巻回し，超伝導線材の長さ方向に３ｋｇ〜８ｋｇの荷重が印加される接合部位別接合抵抗が２４０ｎΩ以下になったり，通常状態の接合抵抗より２０％以下で増加し，
上記臨界電流以上の電流に対する電圧の勾配は，２５〜３０であり，
交流損失は，０．４Ｗ／ｋＡ・ｍ以下であり，
上記超伝導線材を内部圧が３０気圧程度に維持される液体窒素に１６時間浸漬した状態における超伝導線材の膨れ上がりが肉眼で観察されないことを特徴とする超伝導線材。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は，超伝導線材に関する。特に，本発明は，電気的特性及び物理的特性が向上した超伝導線材に関する。
【背景技術】
【０００２】
超伝導線材は，一定の温度で電気抵抗がゼロの近くに収れんするため，低い電圧でも大きい電力伝送能力を有する。
【０００３】
このような超伝導線材を備えする超伝導ケーブルは，極低温環境を形成及び維持するために窒素などの冷媒を使用して冷却させる方法及び／又は真空層を形成する断熱方法を用いる。
【０００４】
従来，提案された超伝導ケーブルを構成する超伝導線材は，超伝導ケーブルを製造するためにフォーマーなどの外側に螺旋状に巻回された状態でドラムなどに巻き取られたり，布設区間で超伝導ケーブルが曲がったりする場合，持続したテンション又はねじりが印加されることがあり，このようなストレスは，厚さが０．１ｍｍ程度しかならない超伝導線材の切れなどの問題を招くことがあった。特に，コスト面において全体の超伝導ケーブルで超伝導線材が占める割合が最も大きいので，超伝導線材の耐久性又は物理的信頼性が要求される。
【０００５】
また，超伝導線材は，引張力又はねじりなどの物理的なストレスが印加される状況で単純に破損又は変形されてはならず，さらには，安定した電気的特性が保障される必要がある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は，電気的特性及び物理的特性が向上した超伝導線材を提供することを，課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するために，本発明は，幅が０．４ｍｍ〜０．５ｍｍであり，厚さが０．３ｍｍ〜０．５ｍｍであり，超伝導物質としてＹＢＣＯ又はＲｅＢＣＯ（Ｒｅ＝Ｓｍ，Ｇｄ，Ｎｄ，Ｄｙ，Ｈｏ）が使われた超伝導線材において，７７Ｋの温度，１気圧，セルフフィールドにおける臨界電流（ＤＣ  Ｉｃ）が１５０Ａ〜５００Ａとすることができる。
【０００８】
ここで，上記超伝導線材を直径３５ｍｍのローラ２個を使用して順次に方向を変更しつつ曲げた後の曲げストレス印加時の臨界電流は，上記臨界電流の９５％以上であってもよい。
【０００９】
また，上記超伝導線材を直径５０ｍｍのローラ４個を使用して順次に方向を変更しつつ曲げた後のダブル曲げストレス印加時の臨界電流は，上記臨界電流の９５％以上であってもよい。
【００１０】
そして，上記超伝導線材は，２５０ＭＰａ長さ方向引張力，又は０．２％伸張される長さ方向引張力が印加される場合の引張臨界電流は，上記臨界電流の９５％以上であってもよい。
【００１１】
また，上記超伝導線材を長さ方向に２００ｍｍ間隔でねじった状態におけるねじり臨界電流は，上記臨界電流の９５％以上であってもよい。
【００１２】
そして，超伝導ケーブルのフォーマーに上記超伝導線材を２２０ｍｍ前後のピッチで巻回し，超伝導線材の長さ方向に３ｋｇ〜８ｋｇの荷重が印加される場合の臨界電流は，上記臨界電流の９５％以上であってもよい。
【００１３】
また，上記超伝導線材は２００ｍ〜４００ｍ単位で接合され，接合部位の抵抗は２００ｎΩ以下であってもよい。
【００１４】
この場合，上記接合抵抗は，超伝導ケーブルのフォーマーに上記超伝導線材を２２０ｍｍ前後のピッチで巻回し，超伝導線材の長さ方向に３ｋｇ〜８ｋｇの荷重が印加される接合部位別接合抵抗が２４０ｎΩ以下になることがあり，通常状態の接合抵抗より２０％以下で増加してもよい。
【００１５】
この場合，上記超伝導線材を３０気圧の液体窒素に１６時間浸漬した状態における臨界電流は，上記臨界電流の９５％以上であってもよい。
【００１６】
また，上記臨界電流以上の電流に対する電圧の勾配は２５〜３０であってもよい。
【００１７】
また，上記超伝導線材の交流損失は０．４Ｗ／ｋＡ・ｍ以下であってもよい。
【００１８】
上記課題を解決するために，本発明は，幅が０．４ｍｍ〜０．５ｍｍであり，厚さが０．３ｍｍ〜０．５ｍｍであり，超伝導物質としてＹＢＣＯ又はＲｅＢＣＯ（Ｒｅ＝Ｓｍ，Ｇｄ，Ｎｄ，Ｄｙ，Ｈｏ）が使われた超伝導線材において，７７Ｋの温度，１気圧，セルフフィールドにおける臨界電流（ＤＣ  Ｉｃ）は，１５０Ａ〜５００Ａ以下であり，上記超伝導線材を直径３５ｍｍのローラ２個を使用して順次に方向を変更しつつ曲げた後の曲げストレスが印加される場合，上記超伝導線材を直径５０ｍｍのローラ４個を使用して順次に方向を変更しつつ曲げた後のダブル曲げストレスが印加される場合，上記超伝導線材に２５０ＭＰａ長さ方向引張力又は０．２％伸張される長さ方向引張力が印加される場合，上記超伝導線材を長さ方向に２００ｍｍ間隔でねじった場合，又は超伝導ケーブルのフォーマーに上記超伝導線材を２２０ｍｍ前後のピッチで巻回し，超伝導線材の長さ方向に３ｋｇ〜８ｋｇの荷重が印加される場合又は上記超伝導線材を内部圧が３０気圧程度に維持される液体窒素に１６時間浸漬した状態における臨界電流は，上記臨界電流の９５％以上を満たし，上記超伝導線材は２００ｍ〜４００ｍ単位で接合され，接合部位の抵抗は２００ｎΩ以下であり，上記接合抵抗は，超伝導ケーブルのフォーマーに上記超伝導線材を２２０ｍｍ前後のピッチで巻回し，超伝導線材の長さ方向に３ｋｇ〜８ｋｇの荷重が印加される接合部位別接合抵抗が２４０ｎΩ以下になることがあり，通常状態の接合抵抗より２０％以下で増加し，上記臨界電流以上の電流に対する電圧の勾配は，２５〜３０であり，交流損失は，０．４Ｗ／ｋＡ・ｍ以下であることを特徴とする超伝導線材を提供することができる。
【００１９】
また，上記課題を解決するために，本発明は，幅が０．４ｍｍ〜０．５ｍｍ，厚さが０．３ｍｍ〜０．５ｍｍであり，超伝導物質としてＹＢＣＯ又はＲｅＢＣＯ（Ｒｅ＝Ｓｍ，Ｇｄ，Ｎｄ，Ｄｙ，Ｈｏ）を用いた超伝導線材において，上記超伝導線材を内部圧が３０気圧程度に維持される液体窒素に１６時間浸漬した状態における超伝導線材の膨張が肉眼で観察できないことを特徴とする超伝導線材を提供することができる。
【００２０】
また，上記課題を解決するために，本発明は，幅が０．４ｍｍ〜０．５ｍｍであり，厚さが０．３ｍｍ〜０．５ｍｍであり，超伝導物質としてＹＢＣＯ又はＲｅＢＣＯ（Ｒｅ＝Ｓｍ，Ｇｄ，Ｎｄ，Ｄｙ，Ｈｏ）が使われた超伝導線材において，７７Ｋの温度，１気圧，セルフフィールドにおける臨界電流（ＤＣ  Ｉｃ）は，１５０Ａ〜５００Ａ以下であり，上記超伝導線材を直径３５ｍｍのローラ２個を使用して順次に方向を変更しつつ曲げた後の曲げストレスが印加される場合，上記超伝導線材を直径５０ｍｍのローラ４個を使用して順次に方向を変更しつつ曲げた後のダブル曲げストレスが印加される場合，上記超伝導線材に２５０ＭＰａ長さ方向引張力又は０．２％伸張される長さ方向引張力が印加される場合，上記超伝導線材を長さ方向に２００ｍｍ間隔でねじった場合，又は超伝導ケーブルのフォーマーに上記超伝導線材を２２０ｍｍ前後のピッチで巻回し，超伝導線材の長さ方向に３ｋｇ〜８ｋｇの荷重が印加される場合又は上記超伝導線材を内部圧が３０気圧程度に維持される液体窒素に１６時間浸漬した状態における臨界電流は，上記臨界電流の９５％以上を満たし，上記超伝導線材は２００ｍ〜４００ｍ単位で接合され，接合部位の抵抗は２００ｎΩ以下であり，上記接合抵抗は，超伝導ケーブルのフォーマーに上記超伝導線材を２２０ｍｍ前後のピッチで巻回し，超伝導線材の長さ方向に３ｋｇ〜８ｋｇの荷重が印加される接合部位別接合抵抗が２４０ｎΩ以下になったり，通常状態の接合抵抗より２０％以下で増加し，上記臨界電流以上の電流に対する電圧の勾配は，２５〜３０であり，交流損失は，０．４Ｗ／ｋＡ・ｍ以下であり，上記超伝導線材を内部圧が３０気圧程度に維持される液体窒素に１６時間浸漬した状態における超伝導線材の膨れ上がりが肉眼で観察されないことを特徴とする超伝導線材を提供することができる。
【発明の効果】
【００２１】
本発明に係る超伝導線材は，超伝導ケーブルの製造過程及び布設過程などで超伝導線材に印加され得る引張力又はねじりなどの物理的ストレスに耐え得るように物理的剛性が補強され得る。
【００２２】
また，本発明に係る超伝導線材は，物理的剛性が補強され，超伝導線材の破損などを防止すると同時に，物理的ストレスに対する物理的剛性を保障し，且つ電気的特性も保障することができる。
【００２３】
また，本発明に係る超伝導線材によれば，超伝導ケーブルの製造過程，布設過程及び運用過程で超伝導線材の物理的剛性が向上すると同時に電気的特性も保障され，超伝導線材の断線などによる製造コストを大幅に低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明に係る超伝導線材の階層別に破断した状態を示す斜視図である。
【図２】図１に示す超伝導ケーブルの断面図である。
【図３】超伝導ケーブルに適用可能な超伝導線材の例を示す図である。
【図４】本発明に係る超伝導線材に適用可能な超伝導線材のいくつかの例を示す断面図である。
【図５】本発明に係る超伝導線材の曲げ試験のための試験設備を示す図である。
【図６】超伝導線材に通電される電流による電圧グラフを示す図である。
【図７】本発明に係る超伝導線材の気密性（Hermeticity）試験設備を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
以下，添付の図面を参照して，本発明の好適な実施例を詳しく説明する。しかし，本発明は，ここで説明された実施例に限定されず，他の形態として具体化することができる。むしろ，ここで紹介される実施例は，開示された内容が徹底且つ完全になり得るように，そして当業者に本発明の思想が十分に伝達され得るようにするために提供されるものである。明細書全体にわたって同じ参照番号は同じ構成要素を表す。
【００２６】
図１は，本発明に係る超伝導線材が適用された超伝導ケーブルの階層別に破断した状態を示す斜視図であり，図２は，図１に示す超伝導ケーブルの断面図である。
【００２７】
本発明に係る超伝導線材が適用された超伝導ケーブルの基本構造を説明する。
【００２８】
図１に示す超伝導ケーブルは，フォーマー１１０，上記フォーマー１１０の外部を包むように上記フォーマー１１０の長さ方向に並んで配置される複数個の超伝導線材を含む少なくとも１層の超伝導導体層１３０，上記超伝導導体層１３０を包む絶縁テープ１４０，上記絶縁テープ１４０の外部を包むように，上記フォーマー１１０の長さ方向に並んで配置される複数個の超伝導線材を含んで構成される少なくとも１層の超伝導遮蔽層１８０を含むコア部１００，上記コア部１００を冷却するために，上記コア部１００の外側に設けられ，上記コア部１００を冷却するための液状冷媒の冷媒流路を有する冷却部２００，上記冷却部２００の外側に設けられる内部金属管３００，上記内部金属管３００の外側に設けられ，断熱材４０１が複数層に巻かれた断熱層を形成する断熱部４００，上記冷却部２００を真空断熱させるために，上記断熱部４００の外部の離隔された位置に複数個のスぺーサ５６０を有する真空部５００，上記真空部５００の外側に設けられる外部金属管６００，及び上記外部金属管６００の外側に設けられてシース層を形成する外部ジャケット７００を含むことができる。
【００２９】
順次に超伝導ケーブルを構成するそれぞれの構成要素を検討すれば，次のとおりである。上記フォーマー１１０は，平たくて長い超伝導線材をフォーマー１１０の周りに装着する場所を提供すると同時に，形状を形成するための台枠としての役割を有し，事故電流が流れる経路になり得る。上記フォーマー１１０は，断面円形の複数の銅（Ｃｕ）導体素線１１１を円形に圧縮した形態を有することができる。
【００３０】
さらにいうと，基本的にフォーマー１１０は丸い円筒形状になっており，平たくて長い超伝導線材を乗せるための台枠の役割を担う。上記フォーマー１１０の直径は，超伝導線材の幅を考慮して，超伝導線材が浮かなく，超伝導線材同士をフォーマー１１０に乗せたときに，可能な限り円形に近い構造となるように定められる。
【００３１】
図１及び図２に示すように，上記フォーマーは中実の形態になっているが，上記フォーマー１１０は，中空のパイプ状にし，超伝導線材を乗せるための台枠の役割と同時に，内部に冷媒が移動するための経路の役割を担うようにすることができ，フォーマーを構成するそれぞれの導体素線１１１は，銅などで構成することができ，それぞれの素線をそれぞれの超伝導線材と並列連結することによって，電力系統において電力システムの短絡（クエンチ，稲妻，絶縁破壊など）による故障電流の発生時に帰路導体の役割を担うように構成してもよい。
【００３２】
電力系統において故障電流発生時に帰路導体の役割は，導体素線１１１で構成されるフォーマー以外にも，後述するように，それぞれの超伝導線材に付着され，常温で通電性がある金属材質の通電レイヤが存在する。上記通電レイヤは金属材質のテープ形態であってもよい。これに関する詳細な説明は後述する。
【００３３】
故障電流の容量によって素線を構成する銅などの導体断面積を決めることができ，高圧の場合，銅素線を円形に圧縮して撚った形態にすることができる。
【００３４】
後述するように，本発明に係る超伝導線材は，機械的剛性を補強するために，超伝導線材の両表面に，常温で通電性がある金属材質の通電レイヤが設けられる。このような通電レイヤは機械的剛性を補強して，超伝導線材の巻取時にねじり応力による切れなどを防止することができる。
【００３５】
このような通電レイヤは超伝導線材の機械的剛性を補強すると同時に，短絡などの事故発生時に，上記フォーマーと共に事故電流の帰路の役割を分担することができるので，本発明に係る超伝導線材が適用された超伝導ケーブルのフォーマーは，従来の一般的な超伝導ケーブルを構成するフォーマーの直径より小さい直径を有することができる。これに関する具体的な説明は，後述する。
【００３６】
上記フォーマー１１０を構成する何本の断面円形の導体素線１１１を円形に圧縮した撚線の形態をなすので，フォーマー１１０の表面が凸凹とならざるを得ない。したがって，フォーマー１１０の凸凹した表面を平滑にするために，フォーマー１１０の外部に平滑層１２０を被覆することができる。上記平滑層１２０は，半導電性カーボン紙又は黄銅テープなどの材質を使用することができる。
【００３７】
上記平滑層１２０と超伝導導体層１３０との間には，図示してはいないが，クッション層をさらに具備することができる。上記クッション層は，半導電カーボン紙テープを用いて，超伝導導体層を保護するために備えることができる。
【００３８】
上記平滑層１２０によって平坦化された上記フォーマー１１０の外側に，複数個の超伝導線材１３１で取り囲まれて層が形成される第１超伝導導体層１３０ａを具備することができる。第１超伝導導体層１３０ａは，複数個の超伝導線材が並んで隣接して上記平滑層１２０の周りを包むように設置することができる。
【００３９】
また，図１に示すように，超伝導ケーブルを通して送電又は配電しようとする電流の容量によって超伝導導体層１３０を複層で構成することもできる。
【００４０】
図１に示す実施例では，総２層の超伝導導体層１３０ａ，１３０ｂが設けられている。
【００４１】
超伝導導体層を複層にする場合には，超伝導導体層１３０ａ，１３０ｂの間に絶縁テープ１４０を具備することができる。上記超伝導導体層１３０ａ，１３０ｂの間に絶縁テープ１４０を配置する理由は，それぞれの層を構成する超伝導導体層１３０ａ，１３０ｂの電流の方向性を制御するためである。万一，絶縁テープ１４０が設けられないと，電流のパスが乱れて，意図した方向に電流が流れなくなることもあるためである。上記絶縁テープ１４０によって，複層で積層された超伝導導体層の通電方向を一致させることができる。
【００４２】
また，付随的に，上記絶縁テープ１４０を具備すると，それぞれの超伝導導体層を構成する超伝導線材の表皮効果を防止することができる。
【００４３】
図１に示す実施例で，上記超伝導導体層１３０は第１超伝導導体層１３０ａと第２超伝導導体層１３０ｂの２層で構成されているが，必要によって，より多層の超伝導導体層が設けられてもよい。
【００４４】
そして，それぞれの超伝導導体層１３０ａ，１３０ｂを構成するそれぞれの超伝導線材は，フォーマー１１０を構成するそれぞれの素線と並列連結されてもよい。超伝導線材に流れていた電流が短絡（クエンチ，稲妻，絶縁破壊，超伝導条件の破壊など）などの事故時に，フォーマー１１０の素線に事故電流が分流するようにするためである。このような方法によって超伝導線材の発熱又は損傷などを防止することができる。
【００４５】
上記第１超伝導導体層１３０ａの外側に設けられる第２超伝導導体層１３０ｂの外部に内部半導電層１５０を具備することができる。上記内部半導電層１５０は，超伝導導体層１３０の領域別電界集中を緩和し，表面電界を均一にするために設けることができる。具体的に，超伝導線材の縁部分で発生する電界集中を緩和し，電界分布を均一にするために設けることができる。これは，後述する外部半導電層１７０も同様である。
【００４６】
上記内部半導電層１５０は，半導電テープが巻回される方式で具備することができる。
【００４７】
上記内部半導電層１５０の外側には絶縁層１６０を具備することができる。上記絶縁層１６０は，超伝導ケーブルの絶縁耐力を増加させるために設けることができる。一般的に，高電圧ケーブルの絶縁のためにはＸＬＰＥ（Cross Linking-Polyethylene）又はオイル方式（oil filled cable）が使用されるが，超伝導ケーブルは，超伝導線材の超伝導性のために極低温に冷却され，極低温ではＸＬＰＥが破損して絶縁破壊される問題点があり，オイル方式（oil filled cable）は環境問題などを招くことがあるので，本発明に係る超伝導線材が適用された超伝導ケーブルは，絶縁層１６０として一般紙材質の絶縁紙を使用することができ，上記絶縁層１６０は，絶縁紙を複数回巻く方式で構成することができる。
【００４８】
上記絶縁紙は，クラフト紙やＰＰＬＰ（Polypropylene Laminated Paper）が主に使用される。種々の紙絶縁物質のうち，超伝導ケーブルでは巻回の容易性と絶縁耐力特性を考慮してＰＰＬＰ絶縁紙が使用される。
【００４９】
上記絶縁層１６０の外部には外部半導電層１７０を具備することができる。上記外部半導電層も同様に，超伝導導体層１３０の領域別電界集中を緩和し，表面電界を均一にするために設けることができ，上記外部半導電層１７０も半導電テープが巻回される方式で設けられ得る。
【００５０】
そして，上記外部半導電層１７０の外側には超伝導遮蔽層１８０を具備することができる。上記超伝導遮蔽層１８０を形成する方法は，上記超伝導導体層１３０を形成する方法と同様にすることができる。上記外部半導電層１７０の表面が不均一な場合には，必要によって平滑層（図示せず）が設けられてもよく，上記平滑層の外部に，超伝導遮蔽層１８０を形成するための超伝導線材をそれぞれ円周方向に並んで配置することができる。
【００５１】
２世代超伝導線材で構成された遮蔽層に通電する電流は，超伝導導体層に流れる電流の約９５％になるように設計し，漏洩磁界を最小化することができる。
【００５２】
上記超伝導遮蔽層１８０の外側には，コア部１００の外装としての役割を担うコア外装層１９０を具備することができる。上記コア外装層１９０は，各種テープ又はバインダーなどを含むことができ，後述する冷却層にコア部１００が露出され得るようにする外装の役割及びコア部１００の全ての構成物を結束する役割を担い，ＳＵＳ材質などの金属テープで構成することができる。
【００５３】
このような方法で超伝導ケーブルのコア部１００を構成することができ，図１及び図２で，上記平滑層及び上記半導電層は同一材質の単一層で構成されるとしたが，必要によって様々な付属層が追加されてもよい。。
【００５４】
上記コア部１００の外側には冷却部２００を具備することができる。上記冷却部２００は上記コア部１００の超伝導線材を冷却するために設けることができ，上記冷却部２００はその内側に液状冷媒の循環流路を有することができる。上記液状冷媒としては液状窒素を使用することができ，上記液状冷媒（液状窒素）は−２００°程度の温度を有するように冷却された状態で上記冷却流路を循環しつつ，冷却部内部のコア部１００に設けられる超伝導線材の超伝導条件である極低温を維持させることができる。
【００５５】
上記冷却部２００に設けられる冷却流路は，一方向に液状冷媒が流れるようにすることができ，冷媒は，超伝導ケーブルの接続箱などから回収されて再冷却され，再び上記冷却部２００の冷却流路に供給され得る。
【００５６】
上記冷却部２００の外側には内部金属管３００を具備することができる。上記内部金属管３００は，後述する外部金属管６００と共に，超伝導ケーブルの布設及び運転中にコア部１００の機械的な損傷を防止するための超伝導ケーブルの外装の役割を担う。超伝導ケーブルは，製作及び運搬の容易性のためにドラムに巻かれ，設置時には，ドラムに巻かれたケーブルを展開して設置するので，超伝導ケーブルには曲げ応力又は引張応力が持続して印加され得る。
【００５７】
このような機械的応力が印加される状況でも初期性能を維持させる目的で内部金属管３００を具備することができる。したがって，上記内部金属管３００は，機械的応力に対する剛性補強のために，超伝導ケーブルの長さ方向に隆起及び陥没が反復する屈曲構造（corrugated）を有し，上記内部金属管３００は，アルミニウムなどの材質で構成することができる。
【００５８】
上記内部金属管３００は，上記冷却部２００の外側に設けられるので，液状冷媒の温度に対応する極低温であり得る。したがって，上記内部金属管３００は，低温部金属管に区別することができる。
【００５９】
また，上記内部金属管３００の外周面には，反射率の高い金属フィルムに熱伝導率の低い高分子が薄くコートされた断熱材が複数層で巻かれた断熱層を含む断熱部４００を具備することができる。上記断熱層は，マルチレイヤインシュレーション（Multi Layer Insulation;ＭＬＩ）を構成し，上記内部金属管３００側に熱侵入が発生することを遮断するために設けることができる。
【００６０】
特に，上記内部金属管３００が金属材質で構成されるので，伝導による熱侵入又は熱交換が発生しやすいが，上記断熱部４００は主に伝導による熱交換又は熱侵入を最小化することができ，反射率の高い金属フィルム材質によって輻射による熱交換又は熱侵入を防止する効果も得ることができる。
【００６１】
上記断熱部４００の層数は，熱侵入を最小化するために調節可能である。多層で構成されると輻射熱遮断効果は高まるが，伝導熱遮断効果，及び真空層の厚さが薄くなるに伴う対流による熱遮断効果が落ちるので，適切な層数を使用することが重要である。
【００６２】
上記断熱部４００の外側には真空部５００を具備することができる。上記真空部５００は，上記断熱部４００による断熱が不十分である場合に発生し得る上記断熱層方向への対流などによる熱伝達を最小化するために設けられ得る。
【００６３】
上記真空部５００は，上記断熱部４００の外側に離隔空間を形成し，上記離隔空間を真空化させる方法で形成することができる。
【００６４】
上記真空部５００は，常温の外部から上記コア部側への対流などによる熱侵入を防止するために設けられる離隔空間であり，物理的離隔空間を形成するために少なくとも一つのスぺーサ５６０を具備することができる。上記真空部５００内の離隔空間の外側に設けられる外部金属管６００などと上記真空部５００内側の上記断熱部４００とが接触することを超伝導ケーブルの全領域で防止するために，上記離隔空間内に少なくとも１個のスぺーサ５６０を具備することができ，具体的に，超伝導ケーブル又はスぺーサの種類又は大きさによって増減させることができる。図１及び図２に示す超伝導ケーブル１０００は，４個のスぺーサが設けられるとしたが，その個数は増減してもよい。
【００６５】
上記スぺーサ５６０は，超伝導ケーブルの長さ方向に沿って配置することができ，上記コア部１００の外側，具体的には，上記断熱部４００を螺旋形又は円形に包むように巻回することができる。
【００６６】
上記スぺーサ５６０の個数は，本発明に係る超伝導線材が適用された超伝導ケーブルでは３個〜５個にすることができる。上記スぺーサは離隔空間を形成して，伝導による熱交換を防止することができ，スぺーサの構造は単層又は複層で構成することができる。
【００６７】
上記スぺーサ５６０は様々な樹脂材質，例えば，ポリエチレン（ＰＥ）材質にすることができる。
【００６８】
また，上記スぺーサ５６０は，必要によって，フッ素樹脂（例えば，フッ化ポリエチレン（ＰＴＦＥ；Poly Tetra Fluoro Ethylene，テフロン（Ｔｅｆｌｏｎ，商標名））材質で構成したり，一般樹脂（例えば，ポリエチレン）材質で構成した後，表面をフッ素樹脂（例えば，フッ化ポリエチレン）でコートすることができる。
【００６９】
フッ化ポリエチレンはフッ素樹脂の一種であり，フッ素と炭素の強力な化学的結合によって非常に安定した化合物を形成することによって，完壁に近い化学的非活性及び耐熱性，非粘着性，優れた絶縁安定性，低い摩擦係数などの特性を有する。
【００７０】
また，フッ化ポリエチレンは，ある程度の柔軟性を有するので，上記断熱部４００を螺旋状に包み，超伝導ケーブルの長さ方向に巻回して配置され，また，ある程度の強度を有するので，断熱部４００と外部金属管６００の接触を防止する離隔手段として活用されて，真空部５００を構成する離隔空間を物理的に維持する役割を担うことができる。上記スぺーサ５６０の直径は，４ミリメートル（ｍｍ）〜８ミリメートル（ｍｍ）であってもよい。上記スぺーサ５６０の断面形態は，円形，三角形，四角形，星形などの様々な形態が可能である。
【００７１】
上記スぺーサ５６０が設けられた上記真空部５００の外側には外部金属管６００を具備することができる。上記外部金属管６００は，上記内部金属管３００と同じ形態及び材質で構成することができ，上記外部金属管６００は上記内部金属管３００より大きい直径で構成されてスぺーサ５６０による離隔空間の形成を可能にする。上記スぺーサ５６０の詳細は後述する。
【００７２】
そして，上記外部金属管６００の外側には，超伝導ケーブルの内部を保護するための外装機能を有する外部ジャケット７００を具備することができる。上記外部ジャケットは，通常の電力用ケーブルの外部ジャケット７００を構成するシース材を使用することができる。上記外部ジャケット７００は，その内部の金属管６００などの腐食を防止し，外力によるケーブル損傷を防止することができる。ポリエチレン（ＰＥ）ポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）などの材質で構成することができる。
【００７３】
図３には，超伝導ケーブルに適用可能な超伝導線材の例を示す。具体的に，図３（ａ）は，通電レイヤを有しない既存の超伝導線材１３１’の断面図であり，図３（ｂ）は，常温通電性がある金属材質の通電レイヤが付加された超伝導線材１３１を示している。
【００７４】
超伝導ケーブルを構成する超伝導線材は，超伝導ケーブルの長さ方向に沿って螺旋状に巻回されるので，ねじり応力が持続して印加され，超伝導ケーブルの製作過程又は巻取過程で超伝導線材の切れ現象が発生することがあり，超伝導ケーブルは，前述したように，短絡（クエンチ，稲妻，絶縁破壊，超伝導条件の破壊など）などの事故時に帰路導体としてフォーマー１１０が使用される。
【００７５】
本発明に係る超伝導線材は，両表面に常温通電性がある金属材質の通電レイヤｍｅ１，ｍｅ２が設けられて，超伝導線材自体の機械的剛性を補強する効果を提供すると同時に，超伝導システムの短絡事故発生時に通電レイヤｍｅ１，ｍｅ２が帰路導体の機能をフォーマーと共に行うので，通電レイヤｍｅ１，ｍｅ２が設けられていない超伝導線材が適用された超伝導ケーブルに比べてフォーマーの直径を減らすことができ，超伝導ケーブル全体の直径及び重さも減らす効果が得られる。具体的に検討する。
【００７６】
図３（ａ）に示す従来の超伝導線材は，幅がｘ（ｍｍ）及び厚さがｙ（ｍｍ）であり，図３（ｂ）に示す本発明に係る超伝導線材は，従来の超伝導線材の両表面に，金属材質で構成され，幅ｘ（ｍｍ）及び厚さｙ（ｍｍ）〜２ｙ（ｍｍ）の通電レイヤｍｅ１，ｍｅ２が付加される。
【００７７】
したがって，本発明に係る超伝導線材１３１は，既存の超伝導線材１３１’に厚さｙ（ｍｍ）〜２ｙ（ｍｍ）の通電レイヤを具備して全体の厚さを３ｙ（ｍｍ）〜５ｙ（ｍｍ）にすることができる。
【００７８】
後述する実験で使われた超伝導線材は，幅が０．４ミリメートル（ｍｍ）〜０．５ミリメートル（ｍｍ）であり，厚さが０．３ミリメートル（ｍｍ）〜０．５ミリメートル（ｍｍ），すなわち，ｙ＝０．１である超伝導線材とした。
【００７９】
上記通電レイヤは，後述するように，ソルダリングして既存の超伝導線材に付加することができる。
【００８０】
上記通電レイヤｍｅ１，ｍｅ２が既存の超伝導線材１３１の両表面にソルダリングされて付加され，超伝導線材１３１の側面がソルダリングされたり，又は超伝導線材１３１の全表面が金属コートされると，短絡などの事故発生時に，事故電流はそれぞれの超伝導線材１３１とそれぞれ並列連結されたフォーマー１１０の素線の他にも，それぞれの超伝導線材に付加された通電レイヤ側に分流されるので，通電レイヤｍｅ１，ｍｅ２はフォーマーと共に帰路導体の役割を分担することができる。
【００８１】
また，それぞれの通電レイヤｍｅ１，ｍｅ２は，幅がｘ（ｍｍ）であり，厚さがｙ（ｍｍ）〜２ｙ（ｍｍ）であるが，既存の厚さｙ（ｍｍ）の超伝導線材の両表面にそれぞれ付加されるので，既存の超伝導線材の一表面に２ｙ（ｍｍ）〜４ｙ（ｍｍ）の通電レイヤを１つのみ付加する場合に比べて，表皮効果などによる通電能力をより大きくすることができる。
【００８２】
超伝導線材の一表面にのみ通電レイヤを付加する場合に比べて，超伝導線材の両表面に通電レイヤを付加すると，超伝導線材の曲げ(bending)時に通電レイヤの分離現象を最小化し，且つ剛性を補強することができ，帰路導体として通電レイヤを活用する場合にも，通電レイヤを超伝導線材の両表面に付加することが有利であり，フォーマーの直径を減らす面において有利であることが予想される。
【００８３】
ここで，既存の超伝導線材の厚さが約０．１ミリメートル（ｍｍ）であり，それぞれの通電レイヤが約０．１ミリメートル（ｍｍ）〜０．２ミリメートル（ｍｍ）である場合，本発明に係る超伝導線材の超伝導線材の厚さは０．３ミリメートル（ｍｍ）〜０．５ミリメートル（ｍｍ）と構成され，既存の超伝導線材に比べて厚さが大きく増加したように見えるか，改善された超伝導線材の厚さもやはり薄膜レベルに過ぎず，超伝導ケーブルの全厚さに及ぶ影響は大きくないのに対し，前述したように，絶縁していない素線が密集した形態で構成されるフォーマーの断面積は１０パーセント（％）〜４０パーセント（％）程度まで減少し得る。
【００８４】
本発明に係る超伝導線材は，幅が０．４ミリメートル（ｍｍ）〜０．５ミリメートル（ｍｍ）であり，厚さが０．３ミリメートル（ｍｍ）〜０．５ミリメートル（ｍｍ）であり，超伝導物質としてＹＢＣＯ又はＲｅＢＣＯ（Ｒｅ＝Ｓｍ，Ｇｄ，Ｎｄ，Ｄｙ，Ｈｏ）が使われ，７７Ｋの温度，１気圧，セルフフィールドにおける臨界電流（ＤＣ  Ｉｃ）は１５０Ａ〜５００Ａであってもよい。
【００８５】
図４は，本発明に係る超伝導線材の断面構成図である。
【００８６】
具体的に，図４（ａ）は，本発明に係る超伝導線材に適用可能な超伝導線材の一実施例の断面図であり，図４（ｂ）は，超伝導線材の他の実施例の断面図である。
【００８７】
説明の便宜のために，超伝導導体層を構成する超伝導線材１３１を取り上げて説明する。
【００８８】
本発明に係る超伝導線材は，１世代超伝導線材又は２世代超伝導線材であってもよい。
【００８９】
特定温度以下で電気抵抗が’０’になる現象を超伝導現象といい，絶対零度０Ｋ（−２７３℃）ではなく１００Ｋ（−１７３℃）付近であって，相対的に絶対温度より高い温度で超伝導現象を示すことを高温超伝導（High Temperature Superconductor）という。電力ケーブル分野で使われる超伝導線材は，高温超伝導体を使用し，最近，ＹＢＣＯ又はＲｅＢＣＯを主材料とするコート線材（Coated Conductor（ＣＣ））型の２世代線材が紹介された。２世代超伝導線材は，超伝導線材の蒸着レイヤに設けられた超伝導物質として主にＹＢＣＯやＲｅＢＣＯ（Ｒｅ＝Ｓｍ，Ｇｄ，Ｎｄ，Ｄｙ，Ｈｏ）物質などが使われる超伝導線材を意味する。
【００９０】
２世代超伝導線材を詳しく説明すると，２世代超伝導線材は，金属基板レイヤ，蒸着レイヤ，銀（Ａｇ）レイヤなどを含んで構成することができる。金属基板レイヤは，線材のベース部材として使われ，超伝導線材の機械的強度を維持する役割を有し，ハステロイ（Hastelloy)，ニッケル−タングステン（Ｎｉ−Ｗ）などを使用することができる。上記蒸着レイヤは，金属基板に超伝導層を蒸着するためのバッファ（buffer）レイヤ，超伝導レイヤを含み，通電時に電流の通電経路として用いられる超伝導レイヤを含んで構成することができる。
【００９１】
銀（Ａｇ）レイヤは，銀（Ａｇ）又は銅（Ｃｕ）合金レイヤで構成することができ，銀（Ａｇ）合金レイヤは，超伝導層と銅（Ｃｕ）合金レイヤとの間に位置して，蒸着を可能にすることができ，銅（Ｃｕ）合金レイヤは機械的強度を補強する役割を担うことができる。それぞれの合金レイヤは，応用機器によって厚さ及び材質を別々に構成することができ，常温通電性があるという特性を有する。
【００９２】
図４に示す本発明に係る超伝導線材は２世代超伝導線材であり，ハステロイ（Hastelloy），ニッケル−タングステン（Ｎｉ−Ｗ）材質の金属基板レイヤが使われた超伝導線材を使用することができ，図４には，２種類の超伝導線材が適用される例が示されている。
【００９３】
本発明に係る超伝導線材は，幅が０．４ミリメートル（ｍｍ）〜０．５ミリメートル（ｍｍ）であり，厚さが０．３ミリメートル（ｍｍ）〜０．５ミリメートル（ｍｍ）であり，超伝導物質としてＹＢＣＯ又はＲｅＢＣＯ（Ｒｅ＝Ｓｍ，Ｇｄ，Ｎｄ，Ｄｙ，Ｈｏ）が使われ，７７Ｋの温度，１気圧（ａｔｍ），セルフフィールド（self-field）での臨界電流（ＤＣ  Ｉｃ）は１５０Ａ〜５００Ａであってもよい。ここでいうセルフフィールドとは，自分に流れる電流によって生じる磁場環境を意味する。
【００９４】
上記臨界電流は，連続測定方法によって測定対象超伝導線材を約０．５ｍ〜１ｍ間隔ごとに測定することができる。この場合，上記臨界電流は，連続した直流電圧（ＤＣ）を印加して流れ得る最大電流（クエンチなどの短絡前まで）を意味する。
【００９５】
図４（ａ）は，ＹＢＣＯ系の超伝導物質が使われた超伝導線材１３１を示し，図４（ｂ）は，ＲｅＢＣＯ系の超伝導物質が使われた超伝導線材１３１を示す断面図である。
【００９６】
図４（ａ）に示す超伝導線材１３１を構成する金属基板レイヤ１３１１の材質はニッケル−タングステン（Ｎｉ−Ｗ）合金であってもよく，上記金属基板レイヤ１３１１は，金属材質のテープ形態で構成することができる。
【００９７】
上記ニッケル−タングステン（Ｎｉ−Ｗ）合金材質で構成される金属基板レイヤ１３１１の上部には，複数個のバッファレイヤ１３１２，１３１３，１３１４及びＹＢＣＯ材質の超伝導レイヤ１３１５を含む蒸着レイヤを具備することができる。
【００９８】
図４（ａ）に示す実施例で，３層のバッファレイヤ１３１２，１３１３，１３１４が蒸着され，具体的に，バッファレイヤを構成するそれぞれのレイヤは，Ｙ２Ｏ３，ＹＳＺ，ＣｅＯ２などの材質からなる層で構成することができる。それぞれのバッファレイヤの上部にはＹＢＣＯ材質の超伝導レイヤ１３１５が蒸着され，上記超伝導レイヤ１３１５の外側には超伝導線材の保護などの目的で銀（Ａｇ）レイヤ１３１６としての銀（Ａｇ）層を具備することができる。
【００９９】
図４（ａ）に示す超伝導線材１３１の上部及び下部，すなわち，基板レイヤ１３１１の外側及び上記銀（Ａｇ）レイヤ１３１６に，金属材質の通電レイヤｍｅ１，ｍｅ２を具備することができる。
【０１００】
上記通電レイヤｍｅ１，ｍｅ２を上記超伝導線材１３１の両側に具備する理由は，一側にのみ通電レイヤが設けられる場合に比べて，物理的剛性補強が強化され，曲げ方向による物理的性質の偏差を最小化でき，帰路導体としての容量を増大させるためであることは前述したとおりである。
【０１０１】
また，それぞれの超伝導導体層又は超伝導遮蔽層を構成する超伝導線材１３１は，超伝導条件が維持されることを前提に設計容量に基づく通電機能が具現されるが，システムの問題などによって超伝導条件が破壊される場合には，超伝導線材１３１に流れていた電流は前述のフォーマーを通して通電するように構成され，上記フォーマーの直径又は導体素線の個数などは，事故電流通電のための容量に対応して決定することができる。
【０１０２】
しかし，フォーマー１１０の直径は全体超伝導ケーブルの直径において大きい割合を占めるので，事故電流通電に備えるためのフォーマーの直径を減らしてこそ，超伝導ケーブル全体の直径又は重さを減らすことができる。
【０１０３】
したがって，図４に示すように，超伝導線材１３１の上部と下部に金属材質，例えば黄銅材質の通電レイヤｍｅ１，ｍｅ２を具備することにより，超伝導線材１３１の剛性を補強すると同時に事故電流の帰路導体として利用し，且つフォーマーの直径などを最小化することができる。
【０１０４】
上記金属材質の通電レイヤｍｅ１，ｍｅ２は，金属薄膜層の形態にすることができ，具体的に，黄銅（Brass）材質で構成することができる。
【０１０５】
黄銅（brass）とは，銅に亜鉛を添加して作った合金のことをいい，上記通電レイヤは，黄銅以外にも，電気伝導性の良い銅合金に代替してもよい。
【０１０６】
以下の説明でいう黄銅材質の通電レイヤは，黄銅以外にも，銅合金を含む概念で理解することが好ましい。
【０１０７】
上記黄銅材質の金属材質の通電レイヤｍｅ１，ｍｅ２は，黄銅などの金属薄膜層の形態で付加することができ，黄銅薄膜層は，０．１ミリメートル（ｍｍ）〜０．２ミリメートル（ｍｍ）の厚さを有することができる。超伝導線材１３１の一側に付着される黄銅テープ形態の金属材質の通電レイヤ（ｍｅ）の厚さが０．１２５ミリメートル（ｍｍ）であると仮定する場合，超伝導線材１３１の全厚さは約０．４ミリメートル（ｍｍ）程度になり得る。
【０１０８】
万一，超伝導線材１３１の少なくとも一側面に設けられる金属材質の通電レイヤの厚さが０．１ミリメートル（ｍｍ）以下であれば，超伝導線材の十分の剛性補強が難しく，０．２ミリメートル（ｍｍ）以上であれば，曲げの際，通電レイヤが設けられた超伝導線材１３１の一面で金属材質の通電レイヤが分離される現象，及び通電レイヤが設けられた超伝導線材１３１の全厚さが過度に厚くなる問題が発生し得ることが確認された。
【０１０９】
一実施例として，超伝導線材１３１は，厚さが０．１ミリメートル（ｍｍ）程度であり，０．１２５ミリメートル（ｍｍ）厚さの黄銅テープ形態の金属材質の通電レイヤを両側に付着すると厚さが０．３５ミリメートル（ｍｍ）となり，３倍〜４倍に増加し得るが，全厚さが１ミリメートル（ｍｍ）にもならない程度に十分に小さいので，超伝導ケーブルの全厚さに及ぶ影響はわずかであるのに，超伝導線材１３１の剛性が補強され，事故電流の帰路導体として使用可能なため，結果的にフォーマーの直径又は重さを減らすことができる。
【０１１０】
言い換えると，超伝導線材１３１の上部及び下部に，金属薄膜層としての黄銅材質の通電レイヤｍｅ１，ｍｅ２を具備して，超伝導線材１３１の剛性を補強すると同時にフォーマーの直径又は重さを減らすことができるので，上記超伝導線材１３１を構成する上記金属基板レイヤの外側及び上記銀（Ａｇ）レイヤの外側の両方に，あらかじめ決められた厚さの通電レイヤが設けられる場合，上記超伝導線材１３１に通電レイヤが設けられない場合に比べて，上記フォーマーの直径又は重さを減らすことができる。
【０１１１】
このように，上記超伝導線材１３１の両側に通電レイヤｍｅ１，ｍｅ２をソルダーなどによって付着した状態で，事故電流発生時に，上記蒸着レイヤ１３１５の超伝導レイヤに流れていた電流が上記通電レイヤｍｅ１，ｍｅ２に流れるようにするために，上記超伝導線材１３１と付着された通電レイヤｍｅ１，ｍｅ２は電気的に連結されなければならない。
【０１１２】
したがって，上記超伝導線材１３１と超伝導線材１３１の両側に付着された通電レイヤｍｅ１，ｍｅ２は事故電流の通電のためにそれぞれ並列連結され，上記超伝導線材１３１と超伝導線材１３１の両側に付着された通電レイヤｍｅ１，ｍｅ２のそれぞれとを電気的に連結する方法は，図４に示していないが，超伝導線材１３１の側面を金属ベースソルダーでソルダリングしたり，超伝導線材１３１を電気伝導性の良い金属，例えば，銅（Ｃｕ）材質でメッキする方法を用いることができる。
【０１１３】
２つの方法とも，通電レイヤｍｅ１，ｍｅ２が付着された超伝導線材１３１の厚さ又は体積の増加を最小化しながら，それぞれの通電レイヤｍｅ１，ｍｅ２と超伝導線材１３１とを電気的に連結することができる。
【０１１４】
また，このように，超伝導線材１３１を構成する金属基板レイヤ１３１１，超伝導レイヤを含む蒸着レイヤ１３１２〜１３１５，及び銀（Ａｇ）レイヤ１３１６が銅メッキ又は側面ソルダリングによって電気的にそれぞれ並列連結されると，上記超伝導レイヤ１３１５は，金属基板レイヤ１３１１，銀（Ａｇ）レイヤ１３１６及びそれぞれの通電レイヤｍｅ１，ｍｅ２が電気的連結され，事故電流は上記通電レイヤｍｅ１，ｍｅ２の他に，上記金属基板レイヤ１３１１及び上記銀（Ａｇ）レイヤ１３１６にも分流され得る。
【０１１５】
そして，上記金属薄膜層としての通電レイヤｍｅ１，ｍｅ２は，上記超伝導線材１３１にソルダリングして付着することができる。上記通電レイヤｍｅ１，ｍｅ２を上記超伝導線材１３１の両側にソルダリングするためのソルダーは，スズ（Ｓｎ），鉛（Ｐｂ）及び銀（Ａｇ）を構成成分とし，融点が２００℃以下である材質であってもよい。しかし，上のようなソルダー材質の他にも，上記通電レイヤｍｅ１，ｍｅ２と上記超伝導線材１３１を構成する金属基板レイヤ１３１１又は銀（Ａｇ）レイヤ１３１６とを通電可能に付着する方法であれば，様々なソルダー又は付着方法の適用も可能である。
【０１１６】
図４（ｂ）には，ＲｅＢＣＯ系の超伝導物質が使われた超伝導線材１３１’を示す。図４（ａ）を参照する説明及び重複する説明は省略する。
【０１１７】
図４（ｂ）に示す超伝導線材１３１’を構成する金属基板レイヤ１３１１’の材質は，ニッケル−タングステン（Ｎｉ−Ｗ）合金であってもよく，上記金属基板レイヤ１３１１’は金属薄膜層の形態で構成され得ることは，上記と同様である。
【０１１８】
上記ニッケル−タングステン（Ｎｉ−Ｗ）合金材質で構成される金属基板レイヤ１３１１’の上部には，少なくとも６層で構成された，バッファレイヤ１３１２’，１３１３’，１３１４’，１３１５’，１３１６’及び上記ＲｅＢＣＯ系の超伝導レイヤ１３１７’を含む蒸着レイヤ１３１２’〜１３１７’が設けられ，上記蒸着レイヤ１３１２’〜１３１７’の外側には，銀（Ａｇ）レイヤ１３１８’として銀（Ａｇ）層を具備することができる。
【０１１９】
上記バッファレイヤ１３１２’，１３１３’，１３１４’，１３１５’，１３１６’を構成するそれぞれのシード層は，Ａｌ２Ｏ３，Ｙ２Ｏ３，ＩＢＡＤ−ＭＧｏ，ＥＰＩ−ＭＧｏ及びＬａＭｏＯ３層で構成することができる。
【０１２０】
図４（ｂ）に示す超伝導線材１３１’も同様に，上記金属基板レイヤ１３１１’及び上記銀（Ａｇ）レイヤ１３１８’の外側にそれぞれ通電レイヤｍｅ１，ｍｅ２が設けられ，図４（ａ）に示した超伝導実施例と同様に，物理的剛性の補強及び事故電流の分流に使用することがてきる。
【０１２１】
上記のように，超伝導線材１３１’の両側面に黄銅などの材質によって金属薄膜層で構成される通電レイヤを構成し，事故電流の通電手段として用いる方法によって，事故電流の帰路導体の役割を担うフォーマーの直径を減少させることができる。
【０１２２】
もちろん，図４に示す超伝導線材１３１’を構成する金属基板レイヤ及び銀（Ａｇ）レイヤも金属材質で構成され，事故電流のバイパス機能を有するが，従来の超伝導線材の厚を基準に，金属基板レイヤ及び銀（Ａｇ）レイヤの占める断面積が大きくないため，事故電流のバイパス容量もわずかなレベルだった。
【０１２３】
しかし，前述したように，金属材質の通電レイヤｍｅはそれぞれ０．１２５ミリメートル（ｍｍ）程度の厚さを有するので，これによる通電量は，事故電流の帰路の役割を果たすフォーマーの直径に影響を及ぼし得ることは，前述したとおりである。
【０１２４】
したがって，フォーマーの直径設計にあたって，超伝導導体層を構成する超伝導線材１３１’の金属材質の通電レイヤ（ｍｅ）を含めて，金属基板レイヤ及び銀（Ａｇ）レイヤを通した事故電流の通電量を考慮して，フォーマーの直径を従来より減少するように設定することができる。超伝導線材の金属材質の通電レイヤ（ｍｅ），金属基板レイヤ及び銀（Ａｇ）レイヤを通した事故電流の通電による熱解析方法で最大許容可能電流量を判断でき，これによってフォーマーの直径を縮小設計することができる。
【０１２５】
図５には，本発明に係る超伝導線材の曲げ試験のための試験設備を示す。具体的に，図５（ａ）は，曲げストレス印加時の臨界電流を測定するための装備を示し，図５（ｂ）は，ダブル曲げストレス印加時の臨界電流を測定するための装備を示す。
【０１２６】
曲げストレス印加時の臨界電流は，超伝導線材１３１を互いに異なる方向に曲げて２個のローラを経由して臨界電流を測定し，ダブル曲げストレス印加時の臨界電流は，超伝導線材１３１を互いに異なる方向に曲げて４個のローラを経由して臨界電流を測定することができる。
【０１２７】
本発明に係る超伝導線材は，黄銅材質の通電レイヤｍｅ１，ｍｅ２が付加された超伝導線材１３１の厚さを，図３（ｂ）に示すように，３ｙ〜５ｙにした場合，上記常温通電性がある金属薄膜層としての通電レイヤｍｅ１，ｍｅ２が付加された超伝導線材の引張強度が９５パーセント電流減衰（IC relentation）基準で２００メガパスカル（Ｍｐａ）〜８００メガパスカル（Ｍｐａ）程度と確認され，超伝導線材を超伝導ケーブルに巻回する場合，十分の剛性を確保できることが確認された。
【０１２８】
９５パーセント電流減衰（IC relentation）基準は，超伝導線材の両端に漸進的に引張力を増加させながら初期通電量の９５パーセントの電流量が確保されるまでの引張力を測定する試験方法であるから，２００メガパスカル（Ｍｐａ）〜８００メガパスカル（Ｍｐａ）の引張力が超伝導線材に印加される場合にも少なくとも９５パーセントの通電量を確保できることを意味するものである。このような条件は，他の側面で，図５以下に示す試験方法などによって測定された試験方法も通過され得ることを意味する。すなわち，以下の説明で要求される物理的特性又は電気的特性は，ストレス条件をあらかじめ決定し，その時の臨界電流が平常時の超伝導線材の臨界電流の９５パーセントを満たすか否かを検討する方法である。
【０１２９】
図５（ａ）に示すように，本発明に係る金属レイヤ層が設けられた超伝導線材を，直径３５ミリメートル（ｍｍ）の２つのローラｒ１，ｒ２を使用して順次に方向を変更しつつ曲げた後の曲げストレス印加時の臨界電流は，曲げストレスが印加されていない超伝導線材の臨界電流の９５パーセント以上という条件を満たす。
【０１３０】
また，図５（ｂ）に示すように，本発明に係る金属レイヤ層が設けられた超伝導線材を，直径５０ミリメートル（ｍｍ）の４つのローラｒ１，ｒ２，ｒ３，ｒ４を使用して順次に方向を変更しつつ曲げた後のダブル曲げ臨界電流は，曲げストレスが印加されていない超伝導線材の臨界電流の９５パーセント以上を満たす。
【０１３１】
本発明に係る超伝導線材は，前述したように，金属レイヤ層が設けられて，超伝導ケーブルの製造過程又は布設過程で十分の物理的剛性を確保すべきであり，曲げストレスの他，引張ストレス，ねじり応力の印加時にも，引張ストレス又はねじり応力が印加されていない超伝導線材の臨界電流の９５パーセント以上という条件を満たし得る。
【０１３２】
具体的には，本発明に係る超伝導線材は，２５０ＭＰａ長さ方向引張力，又は０．２％伸びる長さ方向引張力が印加される場合の引張臨界電流は，上記臨界電流の９５パーセント以上であり得，本発明に係る超伝導線材を長さ方向に２００ミリメートル（ｍｍ）間隔でねじった状態におけるねじり臨界電流は，上記臨界電流の９５パーセント以上であり得る。
【０１３３】
また，ねじり応力と関連して，本発明に係る超伝導線材を長さ方向に２００ミリメートル（ｍｍ）間隔でねじった状態におけるねじり臨界電流は，ねじりのない超伝導線材の臨界電流の９５パーセント以上であることが好ましい。
【０１３４】
超伝導線材１３１は一般に，１キロメートル以内の距離で接続抵抗を減らすために３回以下に接続されることが好ましい。したがって，超伝導線材は，２００メートル（ｍ）〜４００メートル（ｍ）単位で接合され，一つの接合部位における抵抗は，２００ｎΩ以下（１００ｎΩ〜２００ｎΩ）であってもよい。
【０１３５】
また，本発明に係る超伝導線材の交流損失は０．４Ｗ／ｋＡ・ｍ以下が好ましい。ここでいう交流損失は，１ｍ長の単一超伝導線材の１ｋＡ交流電流通電時に発生する損失が０．４Ｗ以下でなければならないということを意味する。これは，超伝導ケーブルではなく単一超伝導線材の交流損失の範囲を規定したものである。
【０１３６】
さらに，引張力とねじりが同時に適用される場合にも，同一基準の臨界電流条件及び接合部位における抵抗条件が満たされることが好ましい。
【０１３７】
本発明に係る超伝導線材は，ケーブルの長さ方向に沿って長さ方向に接合される必要があり，それぞれの接合部位における接合抵抗は２００ｎΩであってもよい。このような接合抵抗は，超伝導線材が機械的ストレスを受けない状態で測定されることを前提とし，超伝導線材が張力を受け，超伝導ケーブルのフォーマーなどに巻回された状態でも，それぞれの接合部位における抵抗が２０パーセント以上増加しないことが好ましい。
【０１３８】
結論的に，上記接合抵抗は，超伝導ケーブルのフォーマーに上記超伝導線材を２２０ミリメートル（ｍｍ）前後のピッチで巻回し，超伝導線材の長さ方向に３ｋｇ〜８ｋｇの荷重，すなわち引張力が印加される場合にも，２４０ｎΩ以下と測定されたり，通常状態の接合抵抗より２０パーセント以下で増加することが好ましい。
【０１３９】
このような物理的ストレスに対する超伝導線材の臨界電流が，ストレスがない状態の超伝導線材の臨界電流の約９５パーセント以上という電気的特性を満たす場合にのみ，超伝導ケーブルの製造過程又は布設過程で超伝導線材の耐久性及び通電性を保障することができる。
【０１４０】
図６は，超伝導線材に通電する電流による電圧グラフである。
【０１４１】
上記でいう臨界電流は，連続の直流電圧（ＤＣ）を印加して流れ得る最大電流（クエンチなどの短絡前まで）を意味する。したがって，臨界電流以上の電流が通電すると，抵抗が急増して電圧も急増する。したがって，電圧の増加率が大きすぎることは好ましくない。
【０１４２】
本発明に係る２世代超伝導線材は，上記臨界電流以上の電流に対する電圧の勾配が２５〜３０の範囲を満たすことが好ましい。上記勾配（ｎ）は，臨界電流を測定する方法で自然に測定することができる。
【０１４３】
図７は，本発明に係る超伝導線材の気密性（Hermeticity）試験設備を示す図である。
【０１４４】
超伝導線材の気密性とは，超伝導線材が高圧の液体窒素に浸漬している状態で超伝導線材が膨れ上がることなく原形を維持し，あらかじめ定められた範囲の臨界電流が保障されることを意味する。
【０１４５】
試験方法は，図７に示すように，超伝導線材１３１を配置した金属管Ｓ内に液体窒素Ｌを充填し，金属管Ｓの内部圧が３０気圧（ａｔｍ）程度になるように外部から金属管Ｓ内へ気体窒素で圧力を印加した状態を約１６時間維持した後，超伝導線材の膨れ上がり（ballooning）の肉眼検査，及び臨界電流を測定する方法を用いることができる。
【０１４６】
このような試験条件で，超伝導線材が肉眼検査で膨れ上がらず，臨界電流が通常の臨界電流の９５パーセント程度を保つと，気密性条件を満たすと判断できる。
【０１４７】
本明細書では本発明の好適な実施例を参照して説明したが，当該技術の分野における当業者は，以下に述べる特許請求の範囲に記載された本発明の思想及び領域から逸脱しない範囲内で本発明を様々に修正及び変更して実施できるだろう。したがって，変形された実施が基本的に本発明の特許請求の範囲の構成要素を含むものであればいずれも本発明の技術的範ちゅうに含まれると見なすべきである。
【図１】
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【図２】
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【図３（ａ）】
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【図３（ｂ）】
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【図４（ａ）】
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【図４（ｂ）】
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【図５（ａ）】
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【図５（ｂ）】
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【図６】
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【図７】
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【国際調査報告】
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