(57)【要約】      （修正有）【課題】高臨界電流密度（Ｊｃ）を有し、圧縮に対する超電導特性（臨界電流密度の劣化率）の低下を抑制することができるＮｂ３Ｓｎ超電導線材及びその製造方法を提供する。【解決手段】Ｎｂ３Ｓｎ超電導線材は、Ｃｕ又はＣｕ合金からなるＣｕ管５と、Ｃｕ管５内に配置され、Ｎｂ又はＮｂ合金からなるＮｂ芯材２１を有する複数のＮｂ素線２０、及びＳｎ又はＳｎ合金からなるＳｎ芯材２４を有する複数のＳｎ素線２３を含む複数のフィラメント集合体２と、Ｃｕ管２内に配置され、フィラメント集合体２同士が隣接しないようにフィラメント集合体２を分割する複数のＴａ素線（補強用素線）３０と、を備えたＮｂ３Ｓｎ超電導前駆体線材１に、熱処理を施すことによりＮｂ芯材２１にＳｎ芯材２３中のＳｎが拡散してＮｂ３Ｓｎを生成してなる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ｃｕ又はＣｕ合金からなるＣｕ管と、
前記Ｃｕ管内に配置され、Ｎｂ又はＮｂ合金からなるＮｂ芯材を有する複数のＮｂ素線、及びＳｎ又はＳｎ合金からなるＳｎ芯材を有する複数のＳｎ素線を含む複数の集合体と、
前記Ｃｕ管内に配置され、前記集合体同士が隣接しないように前記集合体を分割する複数の補強用素線と、
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前記Ｎｂ芯材に前記Ｓｎ芯材中のＳｎが拡散してＮｂ３Ｓｎを生成してなるＮｂ３Ｓｎ超電導線材。
【請求項２】
前記複数の補強用素線によって分割される前記集合体の個数が６×ｎ＋１（ｎは整数）である請求項１に記載のＮｂ３Ｓｎ超電導線材。
【請求項３】
前記複数の補強用素線のうちの一部の補強用素線は、芯材及び前記芯材を被覆する被覆層を備え、
前記芯材は、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、ニオブ（Ｎｂ）、ニオブ合金、チタン（Ｔｉ）、チタン合金、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）、及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種の金属からなるものである請求項１又は２に記載のＮｂ３Ｓｎ超電導線材。
【請求項４】
前記集合体同士を隔てる前記複数の補強用素線は、一部がＣｕ又はＣｕ合金からなるＣｕ素線で置換された請求項１から３のいずれか１項に記載のＮｂ３Ｓｎ超電導線材。
【請求項５】
前記複数の補強用素線は、分割後の前記集合体の周囲の７０〜９０％を囲むように配置された請求項１から４のいずれか１項に記載のＮｂ３Ｓｎ超電導線材。
【請求項６】
Ｎｂ又はＮｂ合金からなるＮｂ芯材をＣｕパイプ中に挿入し、これを減面加工して複数のＮｂ素線を作製する工程と、
Ｓｎ若しくはＳｎ合金からなるＳｎ芯材を減面加工し、又は前記Ｓｎ芯材をＣｕパイプ中に挿入し、これを減面加工して複数のＳｎ素線を作製する工程と、
補強用芯材を所定の寸法に減面加工し、又は補強用芯材をＣｕパイプ中に挿入し、これを減面加工して、複数の補強用素線を作製する工程と、
Ｃｕ管の内面にＮｂ若しくはＮｂ合金、又はＴａ若しくはＴａ合金からなる拡散バリア層を形成し、前記拡散バリア層の内部に、前記複数のＮｂ素線と前記複数のＳｎ素線を含む複数の集合体を、前記集合体同士が隣接しないように前記複数の補強用素線で分割して配置し、これを減面加工してＮｂ３Ｓｎ超電導前駆体線材を作製する工程と、
前記Ｎｂ３Ｓｎ超電導前駆体線材に熱処理を施して前記Ｎｂ芯材に前記Ｓｎ芯材中のＳｎを拡散させてＮｂ３Ｓｎ超電導線材を形成する工程とを含む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、高磁場マグネットなどに応用可能な高臨界電流密度（Ｊｃ）で高強度なＮｂ３Ｓｎ超電導線材及びその製造方法に関する。
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中に多数のＮｂフィラメントを配置した構造の線材を作製し、伸線加工後の前駆体線材に熱処理を施すことによりＣｕ−Ｓｎ合金中のＳｎがＮｂフィラメントに拡散してＮｂフィラメントの部分にＮｂ３Ｓｎを生成し、超電導線材とする方法である（例えば、特許文献１参照。）。
【０００３】
しかし、Ｃｕ−Ｓｎ合金におけるＳｎの固溶限は１６重量％程度が上限であるため、それ以上のＮｂ３Ｓｎの生成ができず、臨界電流値（Ｉｃ）にも限界が生じている。
【０００４】
ブロンズ法の上記限界から、Ｓｎの供給源をＣｕ−Ｓｎ合金以外の方法で行い、より多くのＳｎを供給できる内部拡散法（「内部スズ法」ともいう。）が開発されている。内部スズ法の代表的なものは、Ｃｕ製のマトリクスの中心部にＳｎの供給源としてＳｎまたはＳｎ合金層を配置し、その外周に複数本のＮｂフィラメントを配置し、さらにその外周にＴａあるいはＮｂのバリア層を配置した構造のサブエレメント線を作製し、これを複数本束ねて作製した多芯線材に熱処理を施すことによりＳｎ層からＣｕマトリクスを介してＳｎが拡散してＮｂフィラメント部でＮｂ３Ｓｎを生成する方法である。内部スズ法は、ブロンズ法に比べてＳｎの複合化の割合を高くすることができるため、線材の臨界電流密度（Ｊｃ）として、例えば１２Ｔの磁場中でｎｏｎ−Ｃｕ  Ｊｃ＝２９００Ａ／ｍｍ２の高い特性が得られている（例えば、非特許文献１参照。）。
【０００５】
しかし、上記の内部スズ法では、サブエレメントのビレットを作製した後、多芯線に組み込むサイズまで伸線加工など行うことが必要となるが、上記の方法ではサブエレメント内に機械的な強度が非常に小さいＳｎと、逆に硬さの大きなＮｂ及びＴａなどが含まれるため、これらを同時に加工すると、Ｓｎの変形が大きく均一な断面形状にならない場合がある。
【０００６】
そのため、内部スズ法の別の線材作製法として、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の外周にＣｕを配置した単芯のＳｎ素線をそれぞれ別々に作製し、それらを複数本複合化して多芯線材を作製する方法が提案されている（例えば、特許文献２参照）。
【０００７】
超電導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、超電導線材の単位断面積当たりの通電電流を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、線材を引っ張る方向にσ＝Ｂ×Ｊ×Ｒで表される電磁応力（線材の単位断面積当たりの電磁力）σ（ＭＰａ）が発生する。
【０００８】
内部拡散法による線材（以下「内部拡散線材」という。）は、線材の臨界電流密度（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という利点がある一方、上式のとおり線材に加わる電磁力も大きくなることになる。
【０００９】
一般に、Ｎｂ３Ｓｎ線材の臨界電流密度（Ｊｃ）特性は、歪に対して敏感であり、１％程度の歪が加わると、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線材が用いられてきた。補強材の線材断面内の配置としては、従来、ブロンズ法による線材（以下「ブロンズ法線材」という。）や内部拡散線材は、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き換えた構造が用いられてきた。
【００１０】
また、一般に超電導線材は、交流損失を低減するために多芯構造とすることが行われている。これは交流損失の原因となる磁化率が超電導フィラメントの径に比例するためであり、そのため、細い超電導フィラメントを多数本複合化して超電導線材が作製されている。また、各超電導フィラメント同士は近接しすぎると超電導体として結合してしまい、交流損失の低減ができなくなることから、各超電導フィラメントは近接し過ぎないように距離をとることでフィラメントの分離を図っている。
【００１１】
１本のサブエレメント内に複数のＮｂフィラメントとＳｎを内包するサブエレメントを複数本多芯化した内部拡散線材では、サブエレメント内のＮｂフィラメントは結合しており、サブエレメント間の間隔を適当に設定することでサブエレメント間を分離してサブエレメント間を電磁気的に分離している。また、１本のＳｎを内包するサブエレメントと、複数本のＮｂフィラメントを内包するサブエレメント（非特許文献１）、あるいは１本のＮｂフィラメントを内包するサブエレメントをそれぞれ複数本多芯化してなる内部拡散線材のＮｂ３Ｓｎ線材でも、上記と同様に隣接するＮｂのサブエレメント同士が密着しないような間隔としていた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１２】
【特許文献１】特開２０１０−１２９４５３号公報
【特許文献２】特開２００６−４６８４号公報
【非特許文献】
【００１３】
【非特許文献１】J.A.Parrell他、IEEE Trans. Appl. Supercond., vol.13, No.2, p    p. 3470-3473, 2003.
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
ブロンズ法では、ＮｂにＳｎを供給してＮｂ３Ｓｎを生成するための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などの補強材に対して大きな硬度差がないために、線材断面内に大きな硬さの分布はない。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。これに対し、内部拡散線材は、非常に柔らかいＳｎ材料が単独で組み込まれている。ここに従来のように多芯線の中心部に補強用のＴａ部材を配置し、線材の外周側にＳｎを配置すると多芯線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。
【００１５】
また、多芯線の中心フィラメントを補強材で置き換える方法では、補強材を入れたことにより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。すなわち、線材を長手方向に引張り歪が加わるような状況では、線材内のどの位置に補強材が入っていても、補強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、実際には線材に加わる歪は線材の長手方向の引張り歪だけでなく、例えば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、多芯線の中心に補強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】
内部拡散法によるＮｂ３Ｓｎ線材は、断面内に多くのＳｎを内包できるため、高い臨界電流特性が得られるという特長があるが、一方で増加したＳｎの分量に相当する分のＮｂ３Ｓｎを生成するためには、それに相当する分量のＮｂも複合化する必要がある。Ｎｂフィラメントが増加すると、各Ｎｂフィラメント間の距離が近くなる傾向があり、最終的に熱処理して生成するＮｂ３Ｓｎフィラメントが超電導的に結合しやすい傾向となっていた。また逆にフィラメントが結合しないようにフィラメントの間隔を設定することにより、複合化するＮｂフィラメントの分量が制限されて、臨界電流特性が制限されていた。
【００１７】
したがって、本発明の目的は、高臨界電流密度（Ｊｃ）を有し、圧縮に対する超電導特性（臨界電流密度の劣化率）の低下を抑制することができるＮｂ３Ｓｎ超電導線材及びそ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】
【００１８】
本発明の一態様は、上記目的を達成するため、以下のＮｂ３Ｓｎ超電導線材及びその製造方法を提供する。
【００１９】
［１］Ｃｕ又はＣｕ合金からなるＣｕ管と、前記Ｃｕ管内に配置され、Ｎｂ又はＮｂ合金からなるＮｂ芯材を有する複数のＮｂ素線、及びＳｎ又はＳｎ合金からなるＳｎ芯材を有する複数のＳｎ素線を含む複数の集合体と、前記Ｃｕ管内に配置され、前記複数の集合体同士が隣接しないように前記集合体を分割する複数の補強用素線と、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前記Ｎｂ芯材に前記Ｓｎ芯材中のＳｎが拡散してＮｂ３Ｓｎを生成してなるＮｂ３Ｓｎ超電導線材。
［２］前記複数の補強用素線によって分割される前記集合体の個数が６×ｎ＋１（ｎは整数）である前記［１］に記載のＮｂ３Ｓｎ超電導線材。
［３］前記複数の補強用素線のうちの一部の補強用素線は、芯材及び前記芯材を被覆する被覆層を備え、前記芯材は、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、ニオブ（Ｎｂ）、ニオブ合金、チタン（Ｔｉ）、チタン合金、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）、及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種の金属からなるものである前記［１］又は［２］に記載のＮｂ３Ｓｎ超電導線材。
［４］前記集合体同士を隔てる前記複数の補強用素線は、一部がＣｕ又はＣｕ合金からなるＣｕ素線で置換された前記［１］から［３］のいずれかに記載のＮｂ３Ｓｎ超電導線材。
［５］前記複数の補強用素線は、分割後の前記集合体の周囲の７０〜９０％を囲むように配置された前記［１］から［４］のいずれかに記載のＮｂ３Ｓｎ超電導線材。
【００２０】
［６］Ｎｂ又はＮｂ合金からなるＮｂ芯材をＣｕパイプ中に挿入し、これを減面加工して複数のＮｂ素線を作製する工程と、Ｓｎ若しくはＳｎ合金からなるＳｎ芯材を減面加工し、又は前記Ｓｎ芯材をＣｕパイプ中に挿入し、これを減面加工して複数のＳｎ素線を作製する工程と、補強用芯材を所定の寸法に減面加工し、又は補強用芯材をＣｕパイプ中に挿入し、これを減面加工して、複数の補強用素線を作製する工程と、Ｃｕ管の内面にＮｂ若しくはＮｂ合金、又はＴａ若しくはＴａ合金からなる拡散バリア層を形成し、前記拡散バリア層の内部に、前記複数のＮｂ素線と前記複数のＳｎ素線を含む複数の集合体を、前記集合体同士が隣接しないように前記複数の補強用素線で分割して配置し、これを減面加工してＮｂ３Ｓｎ超電導前駆体線材を作製する工程と、前記Ｎｂ３Ｓｎ超電導前駆体線材に熱処理を施して前記Ｎｂ芯材に前記Ｓｎ芯材中のＳｎを拡散させてＮｂ３Ｓｎ超電導線材を形成する工程とを含むＮｂ３Ｓｎ超電導線材の製造方法。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によれば、高臨界電流密度（Ｊｃ）を有し、圧縮に対する超電導特性（臨界電流密度の劣化率）の低下を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】図１は、本発明の実施の形態及び実施例１によるＮｂ３Ｓｎ超電導前駆体線材の断面構成を示す横断面図である。
【図２Ａ】図２Ａは、本発明の実施例２、４、５によるＮｂ３Ｓｎ超電導前駆体線材の断面構成を示す横断面図である。
【図２Ｂ】図２Ｂは、本発明の実施例６によるＮｂ３Ｓｎ超電導前駆体線材の断面構成を示す横断面図である。
【図３】図３は、本発明の実施例３によるＮｂ３Ｓｎ超電導前駆体線材の断面構成を示す横断面図である。
【図４】図４は、本発明の実施例７によるＮｂ３Ｓｎ超電導前駆体線材の断面構成を示す横断面図である。
【図５】図５は、本発明の実施例８によるＮｂ３Ｓｎ超電導前駆体線材の断面構成を示す横断面図である。
【図６】図６は、比較例１、２による従来の内部スズ法によるＮｂ３Ｓｎ超電導前駆体線材の断面構成を示す横断面図である。
【図７】図７は、比較例３による従来の内部スズ法によるＮｂ３Ｓｎ超電導前駆体線材の断面構成を示す横断面図である。
【図８】図８は、横圧縮試験の方法を示す模式図である。
【図９】図９は、磁化率測定データの例を示す模式図である。
【図１０】図１０は、Ｉｃ測定の電流−電圧特性を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下、本発明の実施の形態、実施例及び比較例について図面を参照して説明する。なお、各図中、実質的に同一の機能を有する構成要素については、同一の符号を付してその重複した説明を省略する。
【００２４】
［実施の形態の要約］
本実施の形態は、Ｃｕ又はＣｕ合金からなるＣｕ管と、前記Ｃｕ管内に配置され、Ｎｂ又はＮｂ合金からなるＮｂ芯材を有する複数のＮｂ素線、及びＳｎ又はＳｎ合金からなるＳｎ芯材を有する複数のＳｎ素線を含む複数の集合体と、前記Ｃｕ管内に配置され、前記集合体同士が隣接しないように前記集合体を分割する複数の補強用素線と、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前記Ｎｂ芯材に前記Ｓｎ芯材中のＳｎが拡散してＮｂ３Ｓｎを生成してなるＮｂ３Ｓｎ超電導線材である。
【００２５】
「集合体同士が隣接しないように」とは、集合体間に補強用素線が存在することをいう。集合体を構成するＮｂ素線同士を近接して配置できるので、Ｎｂ素線の本数を多くすることが可能となり、Ｎｂ３Ｓｎ超電導前駆体線材の横断面積に対するＮｂ芯材の総断面積が大きくなる。また、補強用素線により圧縮歪みが抑制される。
【００２６】
［実施の形態］
図１は、本発明の実施の形態に係るＮｂ３Ｓｎ超電導前躯体線材を示す横断面図である。
【００２７】
このＮｂ３Ｓｎ超電導前躯体線材１は、Ｃｕ又はＣｕ合金からなるＣｕ管５と、Ｃｕ管５の内側に形成されたＴａバリア層４と、Ｔａバリア層４の内側に配置された複数（本実施の形態では７つ）のフィラメント集合体２と、Ｔａバリア層４の内側に配置され、フィラメント集合体２同士が隣接しないようにＮｂフィラメント集合体２を分割する複数のＴａ素線３０とを備える。このＮｂ３Ｓｎ超電導前駆体線材１に熱処理を施すことにより、ＮｂフィラメントにＳｎが拡散されてＮｂ３Ｓｎが生成されたＮｂ３Ｓｎ超電導線材が製造される。Ｎｂ３Ｓｎ超電導線材の製造方法については、後述する。
【００２８】
ここで、「フィラメント」とは、超電導前駆体における各芯材に該当するものを指す。
また、組み込まれる前の芯材そのものを指す場合もある。「銅マトリックス」とは、超電導前駆体のＣｕ部分（銅被覆および後述する銅素線）を指す。「フィラメント集合体」とは、（Ｃｕマトリックス部分以外の）特にＮｂ，Ｓｎの芯材に着目した場合の集合体を指す。
【００２９】
Ｔａバリア層４は、フィラメント集合体２とＣｕ管２の間でＣｕとＳｎが相互拡散するのを防ぐものであり、Ｔａに限られず、Ｔａ合金、又はＮｂ若しくはＮｂ合金を用いてもよい。
【００３０】
フィラメント集合体２は、複数のＮｂ素線２０と、複数のＳｎ素線２３とから構成されている。なお、フラメント集合体２は、Ｓｎ素線２３同士が隣接しないようにＣｕ管５内に配置されているのが好ましい。
【００３１】
Ｎｂ素線２０は、Ｎｂ又はＮｂ合金からなる断面六角形のＮｂ芯材（Ｎｂフィラメント）２１と、Ｎｂ芯材２１の表面を被覆するＣｕ又はＣｕ合金からなるＣｕ被覆層２２とから構成され、全体として断面六角形を有している。
【００３２】
Ｓｎ素線２３は、Ｓｎ又はＳｎ合金からなる断面六角形のＳｎ芯材（Ｓｎフィラメント）２４と、Ｓｎ芯材２４の表面を被覆するＣｕ又はＣｕ合金からなるＣｕ被覆層２５とから構成され、全体として断面六角形を有している。
【００３３】
Ｔａ素線３０は、タンタル（Ｔａ）又はＴａ合金からなる断面六角形のＴａ芯材３１と、Ｔａ芯材３１の表面を被覆するＣｕ又はＣｕ合金からなるＣｕ被覆層３２とから構成され、全体として断面六角形を有している。ここで、Ｔａ素線３０は、補強材の一例であり、Ｔａ芯材３１は、補強用芯材の一例である。Ｔａ素線３０は、フィラメント集合体２の周囲全体又は一部を囲むように配置することで、フィラメント集合体２を複数に分割する。フィラメント集合体２を分割するとき、Ｓｎ素線２３同士が隣接しないようにＴａ素線３０を配置する。補強材としてのＴａ素線３０をＣｕ管５の内側に網の目状に配置することで、Ｃｕ管５の中心部だけに配置した場合よりも高い強度が得られ、圧縮歪みが抑制される。
【００３４】
分割後のフィラメント集合体２を構成するＮｂ素線２０及びＳｎ素線２３の数は、同数であるのが好ましいが、同数である必要はない。
【００３５】
補強用素線のＴａ素線３０に求められる特性は、Ｎｂ３Ｓｎを補強するものであるから、当然Ｎｂ３Ｓｎよりも強度が高いこと、Ｎｂ３Ｓｎフィラメントの中に配置されるので、Ｎｂ３Ｓｎと反応しないこと、超電導特性を低下させないことである。そのため、Ｔａ素線３０のＴａ芯材３１の材料としては、Ｔａ及びＴａ合金に限定されず、例えばＴａ、Ｔａ合金、タングステン（Ｗ）、Ｗ合金、ニオブ（Ｎｂ）、Ｎｂ合金、チタン（Ｔｉ）、Ｔｉ合金、モリブデン（Ｍｏ）、Ｍｏ合金、バナジウム（Ｖ）、Ｖ合金、ジルコニウム（Ｚｒ）、Ｚｒ合金、ハフニウム（Ｈｆ）、及びＨｆ合金からなる群から選ばれる少なくとも１種の金属からなるものとする。これらの中で、Ｎｂ、Ｃｕ、Ｓｎなどと（複合化した場合）の伸線加工性が良好であるという点で、Ｔａ又はＴａ合金が好ましい。
【００３６】
Ｎｂ素線２０、Ｓｎ素線２３及びＴａ素線３０は、本実施の形態では、同一サイズの同一断面形状を有しているが、異なるサイズでもよく、三角形、四角形等の多角形や円形等の他の断面形状でもよい。ただし、Ｎｂ素線２０、Ｓｎ素線２３及びＴａ素線３０の断面形状を六角形状とすることにより、それぞれ複数本のＮｂ素線２０、Ｓｎ素線２３及びＴａ素線３０を隙間なく束ねることが可能となるため、また、加工の観点からも好ましい。また、異なるサイズの場合、設計が複雑になることと、同一サイズの場合よりも隙間ができやすいため、各素線を同一サイズとするのが望ましい。
【００３７】
（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について説明する。
【００３８】
（１）Ｎｂ３Ｓｎ超電導前躯体線材の作製
まず、所定のサイズのＣｕ製パイプの内側にＮｂ芯材２１を挿入し、この複合材を断面六角形の穴を有するダイスに通すダイス伸線（伸線加工）によって減面加工して、断面六角形のＮｂ素線２０を作製する。
【００３９】
次に、所定のサイズのＣｕ製パイプの内側にＳｎ芯材２４を挿入し、この複合材を断面六角形の穴を有するダイスに通すダイス伸線によって減面加工して、断面六角形のＳｎ素線２３を作製する。
【００４０】
次に、所定のサイズのＣｕ製パイプの内側にＴａ芯材３１を挿入し、この複合材を断面六角形の穴を有するダイスに通すダイス伸線によって減面加工して、断面六角形の補強用のＴａ素線３０を作製する。
【００４１】
次に、所定のサイズのＣｕ管５の内面に、Ｔａシートを所定周巻きつけてＴａバリア層４を形成し、このＴａバリア層４の内部に、所定数のＮｂ素線２０及び所定数のＳｎ素線２３からなるフィラメント集合体２を、Ｓｎ素線２３同士が隣接しないように所定数のＴａ素線３０で所定の数に分割して多芯線材複合体を作製し、これを断面円形の穴を有するダイスに通すダイス伸線によって減面加工して断面円形のＮｂ３Ｓｎ超電導前駆体線材１を作製する。
【００４２】
（２）Ｎｂ３Ｓｎ超電導前駆体線材の加熱
Ｎｂ３Ｓｎ超電導前駆体線材１に、例えば温度６５０〜７５０℃、１００時間程度の熱処理を施す。上記熱処理を施すことにより、Ｓｎ芯材２４のＳｎがＮｂ芯材２１に拡散してＮｂ３Ｓｎが生成し、Ｓｎ芯材２４のＳｎとＳｎ素線２３のＣｕ被覆層２５、Ｎｂ素線２０のＣｕ被覆層２２、及びＴａ素線３０のＣｕ被覆層３２のＣｕとからＣｕ−Ｓｎ合金が生成しＮｂ３Ｓｎ超電導線材が製造される。
【００４３】
（実施の形態の効果）
本実施の形態のＮｂ３Ｓｎ超電導前駆体線材１によれば、以下の効果を奏する。
（ア）フィラメント集合体２を構成するＮｂ素線２０同士を近接して配置できるので、Ｎｂ素線２０の本数を多くすることが可能となり、Ｎｂ３Ｓｎ超電導前駆体線材１の横断面積に対するＮｂ芯材２１の総断面積が大きくなる。この結果、１８００Ａ／ｍｍ２以上の高い電界電流密度（Ｊｃ）が得られる。
（イ）補強材としてのＴａ素線３０をＣｕ管５の内側に網の目状に配置することで、補強材をＣｕ管５の中心部だけに配置した場合よりも圧縮歪みが抑制され、圧縮を与えた際の臨界電流密度の劣化率Ｊｃ１／Ｊｃ０が０．７以上となり、超電導特性の低下を抑制することができる。ここで、Ｊｃ１は圧縮を与えているときの臨界電流値であり、Ｊｃ０は圧縮を与えていないときの臨界電流値である。
【実施例】
【００４４】
次に、本発明の実施例及び比較例について説明する。
【００４５】
（実施例１）
実施例１の製造方法について説明する。まず、外径２４ｍｍ、内径２０．２ｍｍのＣｕ製パイプの内側に、外径２０ｍｍのＮｂ−１ｗｔ％Ｔａ合金棒（Ｎｂ芯材２１）を挿入し、この複合材を断面六角形の穴を有するダイスに通すダイス伸線によって減面加工して、対辺間距離１ｍｍの断面六角形のＮｂ素線２０を作製した。
【００４６】
次に、外径２３ｍｍ、内径２０．２ｍｍのＣｕ製パイプの内側に、外径２０ｍｍのＴｉを２重量％含むＳｎ合金材料（Ｓｎ−２ｗｔ％Ｔｉ）（Ｓｎ芯材２４）を挿入し、この複合材を断面六角形の穴を有するダイスに通すダイス伸線によって減面加工して、対辺間距離１ｍｍの断面六角形のＳｎ素線２３を作製した。
【００４７】
次に、外径２３ｍｍ、内径２０．２ｍｍのＣｕ製パイプに外径２０ｍｍのＴａ棒（Ｔａ芯材３１）を挿入し、この複合材を断面六角形の穴を有するダイスに通すダイス伸線によって減面加工して、対辺間距離１ｍｍの断面六角形の補強用のＴａ素線３０を作製した。
【００４８】
上記材料の断面寸法から、Ｎｂ素線２０、Ｓｎ素線２３、Ｔａ素線３０の芯材２１、２４、３１に対するＣｕ被覆層２２，２５，３２の断面積の比率（以下「Ｃｕ比」という。）を計算してみると、それぞれ０．４２、０．３０、０．３０となる。
【００４９】
次に、外径４０ｍｍ、内径３３ｍｍのＣｕ製パイプ（Ｃｕ管５）の内面に、厚さ０．１ｍｍのＴａシートを７周巻きつけて拡散バリア層（Ｔａバリア層４）を形成、このＴａバリア層４の内部に、４５６本のＮｂ素線２０、及び２２９本のＳｎ素線２３からなるフィラメント集合体２を、８４本のＴａ素線３０でＳｎ素線２３同士が隣接しないように７分割して配置し、この多芯線材複合体を断面円形の穴を有するダイスに通すダイス伸線によって減面加工して線径１ｍｍのＮｂ３Ｓｎ超電導前駆体線材１を作製した。
【００５０】
図１を参照すると分かるように、Ｔａ素線３０の連なりに注目した場合、６回対称となっている。２回対称、３回対称の条件を満たしていることは言うまでもない。換言すると、補強用素線のＴａ素線３０によって分割されるフィラメント集合体２の個数が６×ｎ＋１（ｎは整数）となっている。
【００５１】
図１に示す構成は、構造的に、安定であることが特長として挙げられる。さらに、Ｎｂ３Ｓｎ超電導線を熱処理によって生成する際、まれにＳｎの移動の偏りなどにより、各超電導フィラメント同士が、想定より近接しすぎるような場合に超電導体として実質的に結合してしまうという問題が起こることが考えられるが、このように、サイズが略同一の補強用素線を設けることにより、Ｓｎ素線２３同士の間隔を確実に確保することができ、交流損失増大のリスクを低減することができる。
【００５２】
（実施例２、３）
図２Ａは、本発明の実施例２、４、５によるＮｂ３Ｓｎ超電導前駆体線材の断面構成を示す横断面図である。図３は、本発明の実施例３によるＮｂ３Ｓｎ超電導前駆体線材の断面構成を示す横断面図である。
【００５３】
実施例２、３は、実施例１と同様の方法でＮｂ３Ｓｎ超電導前駆体線材１を作製したものであるが、フィラメント集合体２をＴａ素線３０で分割する数を変えたものである。
【００５４】
実施例２は、図２に示すように、３９６本のＮｂ素線２０と２１１本のＳｎ素線２３からなるフィラメント集合体２を、Ｓｎ素線２３同士が隣接しないように１６２本のＴａ素線３０で約１９分割し、この多芯線材複合体を減面加工して線径１ｍｍのＮｂ３Ｓｎ超電導前駆体線材１を作製した。
【００５５】
実施例３は、図３に示すように、３４８本のＮｂ素線２０と１９９本のＳｎ素線２３からなるフィラメント集合体２を、Ｓｎ素線２３同士が隣接しないように２２２本のＴａ素線３０で３７分割し、この多芯線材複合体を減面加工して線径１ｍｍのＮｂ３Ｓｎ超電導前駆体線材１を作製した。
【００５６】
図２Ａを参照すると分かるように、実施例２及び実施例３も、実施例１と同様に、６回対称の構造となっている。フィラメント集合体２に用いるＮｂ素線２０、Ｓｎ素線２３のサイズが大きく、使用する素線の本数が少ない場合には、図１のように、フィラメント集合体２の数を少なくし、逆に、Ｎｂ素線２０、Ｓｎ素線２３のサイズが小さく、使用する素線の本数が多い場合には、図２Ａのようにフィラメント集合体２の数を多くすることができる。ただし、Ｔａ自体は、超電導線材を形成しないので、Ｔａの占有率が高い場合は、全体の体積に対する実質的な超電導特性は、相対的に小さくなることに注意する必要がある。
【００５７】
（実施例４、５、６）
実施例４、５は、実施例２と同様の方法でＮｂ３Ｓｎ超電導前駆体線材１を作製したものであるが、補強用のＴａ素線３０のＣｕ被覆層３２の断面積比率を変えたものである。
【００５８】
実施例４は、図２Ａに示すように、外径２８ｍｍ、内径２０．２ｍｍのＣｕ製パイプの内側に外径２０ｍｍのＴａ棒（Ｔａ芯線３１）を挿入し、この複合材（Ｃｕ比０．６７）を減面加工して、対辺間距離１ｍｍの断面六角形の補強用のＴａ素線３０を作製した。ここで、Ｃｕ比とは、素線全横面積を１としたときのＣｕ部分の横断面積の割合をいう。
【００５９】
実施例５は、図２Ａに示すように、外径２２ｍｍ、内径２０．２ｍｍのＣｕ製パイプを用意した。このＣｕ製パイプの内側に外径２０ｍｍのＴａ棒（Ｔａ芯線３１）を挿入し、この複合材（Ｃｕ比０．１９）を減面加工して、対辺間距離１ｍｍの断面六角形の補強用のＴａ素線３０を作製した。
【００６０】
実施例６は、実施例２と同様の方法でＮｂ３Ｓｎ超電導前駆体線材１を作製したものであるが、図２Ｂに示すように、Ｃｕ被覆層３２のないＴａ棒（Ｃｕ比０）を対辺間距離１ｍｍの六角形状に加工して補強用のＴａ素線３４を作製し、それを補強材として用いたものである。
【００６１】
いずれの実施例４、５、６でも、３９６本のＮｂ素線２０と２１１本のＳｎ素線２３からなるフィラメント集合体２を、Ｓｎ素線２３同士が隣接しないように１６２本のＴａ素線３０、３４で１９分割し、この多芯線材複合体を減面加工して線径１ｍｍのＮｂ３Ｓｎ超電導前駆体線材１を作製した。
【００６２】
（実施例７、８）
図４は、本発明の実施例７によるＮｂ３Ｓｎ超電導前駆体線材の断面構成を示す横断面図、図５は、本発明の実施例８によるＮｂ３Ｓｎ超電導前駆体線材の断面構成を示す横断面図である。
【００６３】
実施例７、８は、実施例６と同様の方法でＮｂ３Ｓｎ超電導前駆体線材１を作製したものであるが、フィラメント集合体２を分割するＴａ素線３０の一部をこれと同じサイズのＣｕ素線３３で置き換えたものである。
【００６４】
実施例７は、図４に示すように、３９６本のＮｂ素線２０と２１１本のＳｎ素線２３からなるフィラメント集合体２を、Ｓｎ素線２３同士が隣接しないように１６２本のＴａ素線３４で１９分割し、六角形状に配置したＴａ素線３４のうち１２本をＣｕ素線３３に置き換えて多芯線材複合体を作製した。よって、Ｔａ素線３４は、１５０本使用している。これを減面加工して線径１ｍｍのＮｂ３Ｓｎ超電導前駆体線材１を作製した。
【００６５】
実施例８は、図５に示すように、３９６本のＮｂ素線２０と２１１本のＳｎ素線２３からなるフィラメント集合体２を、Ｓｎ素線２３同士が隣接しないように１６２本のＴａ素線３４で１９分割し、六角形状に配置したＴａ素線３４のうち３０本をＣｕ素線３３に置き換えて多芯線材複合体を作製した。よって、Ｔａ素線３４は、１３２本使用している。これを減面加工して線径１ｍｍのＮｂ３Ｓｎ超電導前駆体線材１を作製した。
【００６６】
いずれの実施例７、８の場合も、Ｔａ素線３４の一部を置き換える材料は、Ｃｕ素線３３だけでなくＮｂ素線２０、Ｓｎ素線２３でも可能である。
【００６７】
（比較例１）
図６は、従来の内部スズ法による比較例１、２のＮｂ３Ｓｎ超電導前駆体線材の断面構成を示す横断面図である。
【００６８】
比較例１は、実施例１と同一のＮｂ素線２０及びＳｎ素線２３を作製した。次に、Ｔａ棒（Ｔａ素線３４）を減面加工して、Ｃｕ被覆層３２を有していない対辺間距離１ｍｍの六角形状の補強用のＴａ素線３４を作製した。Ｎｂ素線２０、Ｓｎ素線２３、Ｔａ素線３４のＣｕ比は、それぞれ０．４２、０．３０、０である。
【００６９】
次に、外径４０ｍｍ、内径３３ｍｍのＣｕ製パイプ（Ｃｕ管５）の内面に、厚さ０．１ｍｍのＴａシートを７周巻きつけて拡散バリア層（Ｔａバリア層４）を形成し、このＴａバリア層４の内部の中心部に１２７本のＴａ素線３４を配置し、それらの外周側の部分に４３２本のＮｂ素線２０及び２１０本のＳｎ素線２３を、Ｓｎ素線２３同士が隣接しないように配置し、この多芯線材複合体を減面加工して線径１ｍｍのＮｂ３Ｓｎ超電導前駆体線材１０を作製した。
【００７０】
（比較例２）
比較例２は、比較例１に比べてＮｂ素線２０とＳｎ素線２３のＣｕ被覆層２２、２５のＣｕの比率を増加して作製したものである。
【００７１】
Ｎｂ素線２０は、外径２６ｍｍ、内径２０．２ｍｍのＣｕ製パイプの内側に、外径２０ｍｍのＮｂ−１ｗｔ％Ｔａ合金棒（Ｎｂ芯材２１）を挿入し、この複合材を減面加工して対辺間距離１ｍｍの六角形状とした。
【００７２】
Ｓｎ素線２３は、外径２４ｍｍ、内径２０．２ｍｍのＣｕ製パイプの内側に、外径２０ｍｍの２重量％のＴｉを含むＳｎ合金材料（Ｓｎ−２ｗｔ％Ｔｉ）（Ｓｎ芯材２４）を挿入し、この複合材を減面加工して対辺間距離１ｍｍの六角形状とした。Ｎｂ素線２０、Ｓｎ素線２３のＣｕ比は、それぞれ０．６７、０．４２である。Ｔａ素線３４は比較例１と同様に製造した。
【００７３】
次に、外径４０ｍｍ、内径３３ｍｍのＣｕ製パイプ（Ｃｕ管５）の内面に、厚さ０．１ｍｍのＴａシートを７周巻きつけて拡散バリア層（Ｔａバリア層４）を形成し、このＴａバリア層４の内部に、１２７本のＴａ素線３４をＴａバリア層４の中心に配置し、４３２本の上記Ｎｂ素線２０と、２１０本の上記Ｓｎ素線２３を、Ｔａ素線３４の外周にＳｎ素線２３同士が隣接しないように配置し、この多芯線材複合体を減面加工して線径１ｍｍのＮｂ３Ｓｎ超電導前駆体線材１０を作製した。これ以外は比較例１と同様に作製した。
【００７４】
（比較例３）
図７は、従来の内部スズ法による比較例３のＮｂ３Ｓｎ超電導前駆体線材の断面構成を示す横断面図である。
【００７５】
比較例３は、補強材を複合化しない線材を作製したものである。外径２６ｍｍ、内径２０．２ｍｍのＣｕ製パイプの内側に、外径２０ｍｍのＮｂ−１ｗｔ％Ｔａ合金棒（Ｎｂ芯材２１）を挿入し、この複合材を減面加工して対辺間距離１ｍｍの断面六角形のＮｂ素線２０を作製した。
【００７６】
次に、外径２４ｍｍ、内径２０．２ｍｍのＣｕ製パイプの内側に、外径２０ｍｍの２重量％のＴｉを含むＳｎ合金材料（Ｓｎ−２ｗｔ％Ｔｉ）（Ｓｎ芯材２４）を挿入し、この複合材を減面加工して対辺間距離１ｍｍの断面六角形のＳｎ素線２３を作製した。
【００７７】
次に、外径４０ｍｍ、内径３３ｍｍのＣｕ製パイプ（Ｃｕ管５）の内面に、厚さ０．１ｍｍのＴａシートを７周巻きつけて拡散バリア層（Ｔａバリア層４）を形成し、このＴａバリア層４の内部に、５１６本の上記Ｎｂ素線２０と、２５３本のＳｎ素線２３を、Ｓｎ素線２３同士が隣接しないように配置し、この多芯線材複合体を減面加工して線径１ｍｍのＮｂ３Ｓｎ超電導前駆体線材１０を作製した。
【００７８】
表１に、各構成と特性等の評価について記す。
【００７９】
【表１】
2013062239.tif 000003
【００８０】
まず、素線Ｃｕ比は、各素線について、素線全横面積を１としたときのＣｕ部分の横断面積の割合をいう。素線数（フィラメント数）は、各項目に示した素線の数（この場合、フィラメント数と同数）を示している。フィラメント径（Ｎｂ）は、特に、Ｎｂ３Ｓｎが生成される前のＮｂ芯材２１の径を示している。これは、Ｎｂ３Ｓｎ超電導の生成時、熱によるＳｎの拡散が大きいため、見た目上、Ｎｂ芯材のある場所に、Ｎｂ３Ｓｎが生成される（もっとも、体積が増えるため、厳密な意味での境界は外方向へ拡大する）ために、参考となる値として表記した。補強材の比率とは、Ｃｕ又はＣｕ合金からなるＣｕ管５を含めたＮｂ３Ｓｎ超電導前躯体線材１の全体積に対するＴａ補強部材（Ｃｕ素線を除く）の合計体積の比率を示す。特に、後述する実施例７及び実施例８は、複数本ある補強線材であるＴａ素線３０の一部の一部（数本）を置換したＣｕ素線３３の体積が、分母の中にカウントされている。
【００８１】
（特性評価）
以上のようにして作製した実施例及び比較例の線径１ｍｍの線材の一部を５００℃×１００時間＋７００℃×１００時間の条件で熱処理して特性評価用の試料１００を作製した。
【００８２】
図８は、臨界電流の測定の様子を示す図である。
作製した試料１００を液体ヘリウム中（温度４．２Ｋ）で１２Ｔ（テスラ）の磁場をかけた中で通電し、測定器１０１で臨界電流測定を行った。臨界電流値Ｉｃは線材の長さ１ｃｍ当たり０．１μＶの電圧発生（１μＶ／ｃｍ）をもって定義した。測定した臨界電流値を多芯線材の安定化銅を除いた断面積で除してｎｏｎ−Ｃｕ  Ｊｃ（非銅部臨界電流密度）を求めた。試料は２本用意し、圧縮（歪）を与えずに測定した試料のｎｏｎ−Ｃｕ  ＪｃをＪｃ０とし、同様に液体ヘリウム中、１２Ｔの磁場Ｂ中で、試料側面に設置した圧縮用の治具を介して線材試料に線材長手方向に垂直な方向から７５ｋｇ（７３５Ｎ）の荷重（横圧縮荷重）Ｆを加えた状態で臨界電流密度の測定を行い、臨界電流密度Ｊｃ１を求めた。
【００８３】
（劣化率）
そしてＪｃ１とＪｃ０との比（劣化率）Ｊｃ１／Ｊｃ０を求めることで横圧縮荷重によるＪｃの劣化率を求めた。
【００８４】
補強材を複合化していない比較例３の線材では、表１に示すように、横圧縮による劣化率は０．５、同じく補強材を多芯線材の中心部分に複合化した多芯線材の比較例１、２では、約０．６であった。これに対し本発明の実施例では、最も小さな素線分割数７の実施例１の劣化率は約０．７、素線分割数が最も大きな３７の実施例３の劣化率は、約０．９であった。本実施例のように補強材の断面内に網の目状に配置にすることで横からの圧縮に対して超電導特性の低下を抑制する効果があることが分かる。
【００８５】
（耐力）
熱処理後の各実施例の試料について、室温で引っ張り試験を行い、０．２％耐力を求めた。複合化した補強材の比率と０．２％耐力を比較すると、おおむね補強材の比率に応じて０．２％耐力が増加している。表１に示すように、実施例２、３、５〜８のように２００ＭＰａ以上の０．２％耐力となるようにするためには、補強材の比率は全横断面積の１０％以上が望ましい。
【００８６】
（磁化率）
熱処理後の各実施例の試料１００について、磁化率測定を行った。測定条件は、測定温度４．５Ｋ、磁場を５．５Ｔから−５．５Ｔの間で変化させ（０→５．５Ｔ→０Ｔ→−５．５Ｔ→０Ｔ）、測定した。試料１００に加えた磁場に対して試料１００に発生した磁化率を図９に示す。
【００８７】
測定した磁化率ΔＭから下式を用いてＮｂ３Ｓｎの有効フィラメント径ｄｅｆｆを求めた。
ｄｅｆｆ［μｍ］＝３π／４μ０・ΔＭ［Ｔ］／Ｊｃ［Ａ／ｍｍ２］
（＝３π／４μ０・ΔＭ［Ｔ］／Ｊｃsi［Ａ／ｍ２］×１０６）
μ０：真空中の透磁率（１×１０−７）、π：円周率
【００８８】
表１に示すように、実施例では補強材で分割した寸法（補強材欄の分割寸法［μｍ］）と同等の有効フィラメント径［μｍ］となっている。すなわち、補強材で分割した内部では、各Ｎｂ３Ｓｎフィラメント同士は電磁気的に結合しているが、補強材で分割した領域間では、電磁気的に分離されていることを意味し、本実施例の補強材配置が、フィラメントの電磁気的な分離に効果的であることが示された。比較例１〜３のうち比較例１は、磁化率が大きすぎて測定ができなかった。
【００８９】
比較例１では、実施例６〜８と同じＣｕ比の素線を用いたものであるが、Ｎｂ３Ｓｎフィラメント同士が近すぎて線材全体にわたってＮｂ３Ｓｎフィラメントが結合していると考えられる。
【００９０】
比較例２、３は、Ｎｂ素線２０と、Ｓｎ素線２３のＣｕ比を増加してＮｂ３Ｓｎフィラメントの間隔が広くなるようにしたものであるが、有効フィラメント径は、低下しておよそ１６０μｍ及び１８０μｍ程度になった。本実施例は、Ｃｕ比が小さくＮｂ３Ｓｎフィラメントが近接している場合でも補強材によりフィラメントの結合が確実に分離される特長がある。
【００９１】
実施例４、５、６は、実施例１〜３とは補強材のＣｕ比が異なる試料である。実施例６は、補強材にＣｕ被覆がない場合、すなわち素線Ｃｕ比は０で、表１に示すように、実施例４、５、６の中で補強材の断面積比率が１２％と最も大きいため、０．２％耐力も２４０ＭＰａと最も大きな値を示している。Ｊｃ測定の際の電流−電圧曲線は、正常な場合はＩｃ以下の電流値では電圧は発生しないが、図１０に示すように、実施例６の電流−電圧曲線は、Ｉｃ以下の電流値のときにわずかに傾いており、電流に比例した電圧の発生が認められた。実施例６の断面構成では、補強材にＣｕ被覆がないために線材内が補強材で完全に分離されている。このため、超電導電流が線材外部に取り付けた電流端子から電流補強材で分離された内側の部分に流れ込むためには、電気抵抗の高い補強材を通過しなければならず、その際に電圧が発生したものと考えられる。
【００９２】
一方、実施例４、５は、図１０に示すように、電流−電圧曲線は、Ｉｃ以下の電流値のときに電圧発生はほとんどなかった。実施例４、５は、補強材にＣｕが被覆されているために補強材で囲まれた部分に抵抗の低いＣｕを通して電流が流れ込むことができるためと考えられる。補強材でフィラメント集合体２を完全に囲むことは不適切である。実施例５は、素線２０、２３、３０の外径寸法３０μｍに対してＣｕ被覆層２２、２５、３２の厚みは３μｍであるので、囲む比率は周長の９０％以下が好ましい。
【００９３】
実施例５では、Ｎｂ、Ｓｎ集合体を取り囲むようにＴａ補強材を配置した。これに用いたＴａ補強材は、直径２６．３μｍ、Ｃｕ被覆の厚みがおよそ１．１μｍ、Ｔａフィラメントの直径が２４．１μｍとした。このとき集合体を取り囲む周長に占めるＴａおよびＣｕの長さの割合は、Ｔａ補強材の外径に対するＴａフィラメント（Ｃｕ被覆を除く部分）の直径の割合、およびＴａ補強材の外径に対するＣｕ被覆の厚み（の２倍）の割合に相当する。
【００９４】
実施例５ではＴａ補強材直径２６．３μｍのうちＴａフィラメント２４．１μｍでおよそ９１％、Ｃｕ被覆は残りおよそ９％であった。実施例５では上記の割合で被覆することで不要な電圧の発生が抑止できたことから、集合体を取り囲む補強材のうち補強部材の成分（Ｃｕを除くＴａだけの部分）の割合は９０％以下とすることが好ましい。
【００９５】
Ｔａ補強材でフィラメント集合体を分割する場合の、Ｔａ補強材の一部をＮｂ、Ｓｎ、Ｃｕなどのほかの部材で置き換えることでも補強材でフィラメント（Ｎｂ素線２０及びＳｎ素線２３）を囲む比率を低減することが可能である。実施例７、８は、補強材としてＣｕ被覆のないＴａを用いているが、一部のＴａ補強材をＣｕで置き換えたものである。実施例７では六角形状に配置した１８本のＴａ素線３４のうち２本（１１％）をＣｕ素線３３で置き換え、実施例８では同じく１８本のＴａ素線３４のうち６本（３３％）をＣｕ素線３３で置き換えている。この場合、Ｃｕ素線３３は、超電導生成過程において施される熱処理によって、各素線におけるＣｕ被覆層２２、２５、３２と同様、銅マトリックスの一部となる。このように、Ｃｕ被覆のないＴａを用いた場合、フィラメント集合体２をＴａで完全に囲んでしまうのではなく、フィラメント集合体２の境界の一部にＣｕマトリックス部分を形成することによって、Ｃｕ管５に隣接するフィラメント集合体２よりも内側の集合体に、電流を通しやすくすることができ、Ｎｂ３Ｓｎ超電導線材全体の超電導特性が実施例６に比べて向上する。このように、実施例７、８においては、機械的強度を高めつつ、Ｎｂ３Ｓｎ超電導線材全体の超電導特性を向上させることに成功している。なお、Ｃｕ管５に隣接する最も外側のフィラメント集合体２は、（バリア層４を介して）直接Ｃｕ管５に接しているため、比較的電流が流れやすい。このため、実施例７、８においては、最も外側のフィラメント集合体２同士を隔てるＴａ素線３０、３４については、Ｃｕ素線３３による置換を行っていない。ただし、当該部分の一部をＣｕ素線３３によって置換することを妨げるものではないことに注意されたい。
【００９６】
いずれもＩｃ測定時の電流−電圧特性は、Ｉｃ以下の電流で電圧の発生は見られなかった。実施例８の有効フィラメント径は、５００μｍであり、実施例７よりも大きくなっている。これは補強材によるフィラメント（Ｎｂ素線２０及びＳｎ素線２３）の分離を減少させたため電磁気的な結合が増加したためと考えられる。このため、フィラメント集合体２を囲む比率は、フィラメント集合体２の周長の７０％以上、９０％以下が好ましい。
【００９７】
なお、本発明は、上記実施の形態及び上記実施例に限定されず、本発明の要旨の範囲内で種々に変形実施が可能である。
【符号の説明】
【００９８】
１…Ｎｂ３Ｓｎ超電導前躯体線材、
２…フィラメント集合体、
４…Ｔａバリア層、
５…Ｃｕ管、
１０…Ｎｂ３Ｓｎ超電導前駆体線材、
２０…Ｎｂ素線、
２１…Ｎｂ芯材、
２２…Ｃｕ被覆層、
２３…Ｓｎ素線、
２４…Ｓｎ芯材、
２５…Ｃｕ被覆層、
３０…Ｔａ素線、
３１…Ｔａ芯材、
３２…Ｃｕ被覆層、
３３…Ｃｕ素線、
３４…Ｔａ素線、
１００…試料、
１０１…測定器
【図１】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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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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