ユニット名：超伝導・低温工学（仮称）Superconductivity & Cryogenics (Tentative)1

核融合における低温・超伝導の課題
高磁場大型超伝導マグネットを高い信頼性のもとで運転するための要素技術の確立

 超伝導線を集合した導体、コイルの高い信頼性を得るための基本技術はまだ発展途上 ITER以降の高磁場化要求を満たす新材料に期待 脆性材料であり基礎研究が必要
 大型コイルの冷却方法も検討要

NMR
磁気浮上列車
MRI

ケーブル
デバイス

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ユニットの目指すもの
核融合発電の社会実装
ITER、原型炉への貢献

LHD研究

MRI

SMES
機器冷却応用

高効率冷却研究

磁気冷凍

温度可変低温設備
検査手法研究

SHe研究
安定化研究

低温研究

電磁気学的理解研究

大口径試験設備
導体試験設備

超伝導研究

クエンチメカニズム研究

応力試験設備

Nb3Sn
Nb3Al

金属超伝導超極細線材研究
MgB2

高温超伝導
BI2212

ReBCO

各種特性評価設備

材料研究3

ユニットの目指すもの
核融合発電の社会実装
ITER、原型炉への貢献

LHD研究

新たな超伝導・低温工学

水素社会実現への貢献
液体水素研究
MRI

伝導・循環冷却技術
液体水素利用冷却技術

SMES
機器冷却応用

高効率冷却研究

ビッグサイエンスへの貢献

２０K冷却高効率化研究
磁気冷凍

コイル大型化技術
安全性確立技術

温度可変低温設備
検査手法研究

SHe研究
安定化研究

低温研究

電磁気学的理解研究

大口径試験設備
導体試験設備超伝導研究

 大容量高温超伝導導体・コイル研究
 革新的超伝導線材研究

超極細線材研究
クエンチメカニズム研究

応力試験設備

Nb3Sn
Nb3Al

金属超伝導

MgB2

高温超伝導
BI2212

産業応用

SMES

直流ケーブル

電力需給調整再エネ導入促進

ReBCO

省エネ追及

各種特性評価設備

材料研究
この図に示す研究は一例でありSDGｓに貢献する様々な研究を展開

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実績と戦略
小型導体試験装置

NIFSの代表的な超伝導評価設備
大型超伝導導体試験装置

大口径高磁場導体試験装置（温度可変、磁場 9 テスラ）

（ 温度可変、磁場 13 テスラ）（-200℃ （液体窒素）、磁場なし）

1m

4m

3.3 m

短尺導体
1 m 試験

短尺導体（3～10 m）試験
短尺導体（3 m）
試験

短尺導体（2～3 m）試験

3m

ITER や JT-60SA の R&D、実コイル試験、実導体接続部の評価試験実績もあり、
ITER / BA プロジェクトに多大なる貢献

サンプル直流通電可能容量
6,20,75 kA

実績と戦略

温度可変低温設備
冷凍能力600W at 4.5K
ヘリウム液化能力250L/h
超臨界圧ヘリウム供給流量50g/s 350W at 4.55K
温度可変冷媒供給能力1.0kW at 20-30K
1.5kW at 40-50K
改造により水素液化も可能

液体ヘリウム環境、液体水素環境両者を同時に持つ多彩な低温環境を実現できる独自性の高い研究拠点となり得る。

実績と戦略

超伝導技術の社会実装に向けてMgB2を含めた高温超伝導マグネットの信頼性及び汎用性を高める
研究を展開し、社会実装を図る。
導体開発、コイル化技術
接続技術、劣化検出等

MJ級瞬低補償
高温ＳＭＥＳへの適用

Ｙ系コイル
MgB2コイル

核融合炉への適用

加速器マグネットへの適用
・医療用・核種消滅応用

産業用マグネット
への適用
・誘導加熱
・磁気分離

再生可能エネルギーの発電変動補償用１００MJ級
ＳＭＥＳへの適用
電動航空機用
超伝導推進モータへの応用

出典：AIRBUS社
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実績と戦略

水素と核融合「水素」は昨年10月に策定された第6次エネルギー基本計
画にも、明確に研究開発すべきエネルギー源として明示
液体水素は核融合（超伝導・低温工学）と親和性が高い
液体水素

水素製造

国内外へ

液化
高温超伝導コイル

大量貯蔵

Cupper-Chlorine-Cycle
530℃
HEX

LH2 Tank

To Utility Grid

揚水・待機発電機代替FC

HEX

水素発電
MgB2 Cable
To Stationfor vehicle

Turbine MgB2Generator

大型MgB2Trans.

F.C.L

RE

系統安定化用 SMES負荷変動補償，鉄道変電所，瞬低補償，その他

FC: LH2 Flow

MgB2
SMES

: H2 Flow: Electric Flow

ELH2 Tank

核融合炉

発電

液体水素の冷熱利用によるSMES等による再エネ変動補償

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実績と戦略

今後の戦略

液体水素研究開発のネットワークのハブ的な存在として、基礎研究から社会実装に向けた試みのゲートウェイ的な役割を担う。
研究資金獲得に向け、「超伝導の出口戦略」、「液体水素」などをキーワ－ドとした国プロに積極的に提案、獲得し推進

競争的研究資金の一例
JST関係
・戦略的創造研究推進事業
・未来社会創造事業

NEDO関係・水素利用等先導研究開発事業
・脱炭素社会実現に向けた省ｴﾈﾙｷﾞｰ技術の研究開発・社会実装促進ﾌﾟﾛｸﾞﾗﾑ
9本ユニットのアピール点
１）核融合コミュニティーにおける超伝導工学の拠点形成
核融合炉用高温超伝導導体・コイル評価機関としての優位性
大容量高温超伝導導体の試作と温度可変での特性評価実績① 単純積層型
STARS 導体

② 積層撚線型 FAIR 導体③ 低融点金属含浸型
WISE 導体

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本ユニットのアピール点
２）超伝導・低温分野における立ち位置＜超伝導マグネット研究＞
NIFS独自の非破壊検査手法や電流分布計測等の超高感度検出技術を用いた超伝導素線や超伝導機器の異常検出。
＜低温研究＞
低温物理の基礎研究の基盤が整備。
液体水素の冷熱利用や超伝導機器冷却標準化の先駆け。
IEC/TC90 超 電 導 委 員会の 技 術委員会国内WGの委員長や委員として、超伝導の国際標準化に向けた活動を牽引。
WG6
WG7
WG12
WG13

欠陥の非破壊検出法

導体の電流分布計測

超電導線銅比試験方法
Nb3Sn線Ic試験方法
電流リード、冷却システム方法
実用超電導線
赤字はNIFSが委員長
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本ユニットのアピール点＜超伝導材料研究＞
超伝導線材の超極細加工へのチャレンジ 可撓性を利用した超高次撚線(編組線)への期待。
（交流応用、量子応用、宇宙応用へ）
 React＆Winding製法への期待。
 均一な電流分布（偏流抑制）への期待。 Nb3SnやNb3Al線での超極細加工の経験や 簡易的な間接冷却方式の採用が可能。 知見を基に、MgB2 やBSCCO等に適用しているPowder-In-Tube （PIT）法における超極革新的な導体設計への期待
細線加工研究へ展開を検討。
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超伝導・低温工学（仮称）ユニットのまとめ 核融合における低温・超伝導の課題
高磁場大型超伝導マグネットの高信頼要素技術確立
 ユニットの目指すもの
研究実績に「水素」も取り込み高信頼性指向の工学研究
次世代の核融合工学にフィードバック 実績と戦略
これまでの超伝導・低温工学研究を、持続可能社会変革に向けた新たな研究に再構築
プラットフォームの活用
液体水素研究のゲートウェイ的な役割
 本ユニットのアピール点
多彩な低温環境試験設備等を保有する強み
豊富な試験評価実績と、革新的な線材研究多くの方の参加をお待ちしています。
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