2014 年 4 月 1 日発行

超電導
電導 Web21
We（公財財）国際超電導
導産業技術研究セセンター〒2133-0012 神奈川県
県川崎市高津区坂坂戸 3-2-1 KSP
P

Tel: 044-850-1612

掲載内容
容（サマリ
リー）
：
トピックス
ス：
○第 4 回理理事会の開催報告
電導線材技術の進展
特集：超電○IBAD/PL
LD 法による Y 系線材の技
技術動向○Y 系線材材の技術動向（産業界の動動向-昭和電線線ケーブルシシステム㈱）○Y 系線材材の技術動向（産業界の動動向-古河電気気工業株）○DI-BSCC
CO 線材の現現状と 2014 年
年の展望○MgB2 線材
材のプロセス
ス技術の進展展○HTS 線材
材の核融合用
用導体応用の動動向○超電導関
関連 2014 年 4 月-5 月の催
催し物案内
○新聞ヘッ
ッドライン（22/19-3/20）
○世界の動
動き
○再生可能
能エネルギーと超電導○学会・シシンポジウム報
報告-「応用物
物理学会」報報告○隔月連載
載記事「超電導導センサ」（（その 2-高温超超電導 SQUID 磁気セン
ンサとその応用用）○連載記事
事「やさしい電
電力系統のははなし」（第 3 回）○研究室紹紹介（中部大学
学-超伝導・持持続可能エネネルギーセン
ンター）

超電導 W
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超電導
導 Web21〈発行
行者〉
公益益財団法人 国際超電導産業
国業技術研究センター 超電導 Web21
W
編集局
局
213
3-0012 神奈川
川県川崎区高津
津区板戸 3 丁目
目 2 番 1 号 KSP A-9
Tel 044-850-1612
2
Fax0444-850-1613
超電
http://www.isttec.or.jp/web2
電導 Web21 トップページ：
ト21/web21.htm
ml
こ
この「超電導Web21」は、競W
競輪の補助金をを受けて作成したたものです。

http://rringring-ke
eirin.jp月号
2014 年 4 月© ISTEC 2014 All rightss reserved.

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トピックス：第 4 回理事会のの開催
公益財団
団法人 国際超超電導産業技技術研究センター
常務理事
事 渡辺 勉財団法人 国際
際超電導産業
業技術研究センター（ISTEEC）理事会がが、平成 26 年 3 月 24 日に KSP
公益財
ホテル会
会議室で開催催され、平成 26
2 年度事業計画、平成 26
2 年度収支予
予算が満場一一致で議決さされました。またた顧問としてて新たに北澤宏
宏一東京都市市大学学長がが就任すること、臨時評議
議会の招集ななどが議
決あるい
いは承認されれました。

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特集：超
超電導線材
材技術の進展展「IBAD
D/PLD 法にによる Y 系線
線材の技術
術動向」
株式会社
社 フジクラ
新規事業業推進センター 超電導事
事業推進室
研究開発
発部長 飯島島康裕
線材は平滑なな金属基板上にに高度に結晶晶配向させたた薄膜を成長させたテープ
プ構造という点で共Y 系線
通しておおり、低コストで歩留よくく製造する量量産体制の確確立のために信信頼性高い製製法が求めらられている。フジジクラにおいては、一貫しして物理的気気相法である IBAD 法中間間層と PLD 法
法超電導層のの組み合
わせによ
よる Y 系線材
材プロセス開発
発を続けてききた。PLD 法は気相合成法
法
法としては特特殊な製法でであるが、従来懸念念されたエキキシマレーザーーのランニンングコストがが近年低下してている他、制制御パラメー
ーターが少なく、材料収率がが高い（50 %程度）%
、紛体
体焼結のみでで原料を構成でできる等、多多元系酸化物
物膜を作上で生産性ややコスト面で総総合的に有利利な点も多いい。更に蒸着領
領域全体を均均熱炉方式でで輻射加製する上熱する（ホットウォール方式）等
等の試みで、より熱平衡
衡に近い条件でで膜成長面のの温度コントトロールが図られた結結果、ロット内
内、ロット間間の全長均一一性が高くなる傾向が見らられ、現在 10 mm
性改善が
幅線材に
において 300-500 m 単長長程度の成膜ががルーチンでで行われていいる。一方、市市販にあたっってはこれを 5 mmm 以下の線
線幅に裁断し、、安定化銅被被覆と絶縁をを施して線材をを構成するがが、線幅が小小さくなるほど局局所的欠陥にによる影響が露露になり、ユ
ユーザー要求求を満たす均一一性を長尺でで維持するののが難しくなる傾傾向にある。
IBAD 法 Y 系線材はは高強度の Ni
N 基合金を基基板として用用いることかから、当初よりり機械特性のの高さがれた。液体窒素中で 1 万回
回の繰返し引引張試験を実実施した結果、、0.46 %歪、765 MPa の応力に
の
期待され
おいて劣
劣化無く超電電導特性が維持持されている
ることが確認
認されており（図 1）性材薄膜であ
あっても
、脆性
高強度基
基板に支えられて大きなフ
フープ力のかかかる強磁界
界応用等を想定
定出来ることとがわかる。一方、
樹脂含浸
浸コイルにおおいて問題とな
なる垂直引きき剥がし方向向の剥離力につついては、脆
脆い超電導層
層での応力分担がが避けられずず、線材構造とと巻線双方のの工夫を要する。フジクラ
ラにおいてはは 7.2 km の線
線材を用いて、含浸剤の影響をを低減する工工夫をした 24
4 層の含浸パ
パンケーキコ
コイルを作製製し、25 K 駆動
動で 5 Tを発生する 200 cm ボア径
径の伝導冷却コ
コイルを開発発した。同コイルは 20122 年秋に製造
造後、社
の磁界を
内の磁場
場特性評価設設備で実用に供供され、これれまでの 1 年半の稼働に於年於いて劣化等等の問題は生生じていない。

図 1 液体窒素中のの 1 万回の繰返し引張試験験結果月号
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また、NEDO「交交流超電導電電力機器基盤
盤技術研究開開発」プロジェクトに於 いて、4 mm
m 幅の
LD 法線材を 4 層計 60 本撚
撚り合せた構構造にて 15 m 長のケーブ
ブルを試作し た結果、77 K , 5000
IBAD/PL
A の通電
電で 1.4 W/m
m の低ロスをを達成した（（図 2）。これれは同一容量ののケーブルにに対してより少ない
線材量でで熱負荷を下下げられることとを意味し、均一性の高い Y 系線材をを用いることとで線材境界界部の垂直磁界成成分の影響がが低減し、ケーーブル製造ののコストダウ
ウンに繋がるという予測がが改めて検証証されている。

1.37W/m @77K@
5000Armss

図 2 IBAD/PLD 法線材を用いて法て作製した 15 m 長モデル
ルケーブルの通通電 ac ロスについては、今後も均一一性の高い高特特性を重視しした形で量産産製造技
IBAD//PLD 法による Y 系線材に
術開発及及び信頼性検検証を進め、結結果コストダダウンに繋がっていくこととを期待してている。現在 10 mm
幅で 3000 km/年の製製造を想定するる大型のホッットウォール
ル方式製造装置
置のライン化化を進めておおり、品質、歩留
留の更なる向向上と、製造キキャパ拡大をを検討していいる。

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特集：超
超電導線材
材技術の進展
展
「Y 系線
線材の技術
術動向（産業
業界の動向））」
線ケーブルシシステム株式会
会社
昭和電線
技術開発
発センター 超電導線材開超開発グループグループ
プ長 小泉 勉は、TFA-MOD（トリフル
ルオロ酢酸塩
塩・有機酸塩塗
塗布熱分解）法を用いた
たイットリウ
ウム系超
当社は
電導線材
材の磁場中特特性の向上を目的とした人
人工ピンニンングセンターをを導入させたた線材についいて開発を行ってている。昨年
年度成功裏にに終了した「イイットリウムム系超電導電電力機器技術
術開発プロジジェクト(M-PACCC)」においてて開発を行っった、非超電電導体である BaZrO3(BZO
O)ナノ粒子をを超電導層内内に分散
さ せ 、 ピ ン ニ ン グ セ ン タ ー と し て 機 能 さ せ た 線 材 を 「 nPAD-YBC
CO® (nano-Particle
ed YBCO)」とと称し、量産産化に向け体制
制を整えていいるところでである。
Artificial--pinning-center Distribute
図 1 に nPAD-YB
BCO®の構造
造及び外観をを示す。本線
線材は、厚さ 0.1 mm のの高強度金属
属である
TM
上に、高配向向した中間層層を成膜し、超超電導層、安
安定化層を成成膜した構造
造をとっ
Hastelloyy テープ上ている。

図 1 nPAD-Y
YBCO®の構造
造及び外観

MOD 法は、イットリウム
ム系超電導体体を構成する
る有機金属塩溶
溶液を高配向向した中間層
層が成膜
TFA-M
された金
金属基板上にに塗布し、仮焼
焼、本焼を施施し作製されれる。当社は、、本焼工程にに一括焼成可可能な電熱バッチ
チ式一括処理理プロセスを用用いており、、おおよそ2日間で本焼工工程が完了すすることが特特徴である。またた、nPAD-YB
BCO®も同様様の製法をとっっており、YBCO線材と同同様な製造工工程を用いる
ることが可能でああることから、同様なコスストで製造すすることが可可能である。現
現在、当社ににおいては、使用用
途に合わ
わせた線材のの提供に努める
るべく、YBC
CO線材及びびnPAD-YBCO
O®の2種類のの線材に関し
し量産化
を目指し
している。
これま
まで、Bi系超電導バルクをを用いた電流流リードの販販売を行っておおり、千本以以上の販売実実績を持っている
るが、超電導導体がバルク体体であったがが故に、曲げげや外的衝撃にに弱いことにに加え、容易易な容量アップがが困難であった。特に磁場場環境下での使用においてては、Bi系超電電導体を用いいていることとから、設置環境境に制限が生生じるなど、多多くの課題ががあった。このの度、nPAD--YBCO®の開開発に成功ししたこと
により、
磁
磁場環境下ににおいても使使用可能なnP
PAD-YBCO®
®超電導電流リードの開発
発にも成功すすることが出来たた。図2にnPA
AD-YBCO®超超電導電流リ
リード標準品品の外観を、表
表1に主な仕仕様を示す。
これままで、様々なな超電導線材をを用いて超電電導電流リーードの開発を行行っていたがが、磁場中特特性が壁となり、大量の線材材を必要としたため、低熱
熱侵入量の実実現が非常にに困難であっ た。nPAD-Y
YBCO®

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超電導電
電流リードはは、nPAD-YBC
CO®を超電導導部に使用すすることで、使用される線使
線材量の少量量化が可能となりり、表1のよううな低熱侵入入量設計が可可能となった。今後、nPA
AD-YBCO®超超電導電流リードの普及・販販売についてても努めていくく。

図 2 nPAD-YBC
CO®超電導電
電流リード外観観

表 1 nPAD-YBC
CO®電流リーードの主な仕
仕様
項目
YPL①
YPL②
定
定格電流 (A) [@77K, Selff field]
250
50
00
熱
熱侵入量 (W) [77K-4.2K]
0.02
0.05
サ
サイズ(mm)22
20L×9w×16ｔ
220L×16
6w×16t

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YPL③
1,500
0.11
L
2220 ×23w×16
6t

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特集：超
超電導線材
材技術の進展
展
「Y 系線
線材の技術
術動向（産業
業界の動向））」
古河電気
気工業株式会会社
研究開発
発本部 高温温超電導事業化化チーム
主任研究究員 畠山英英之
電工は、鉄道道総合技術研究
究所殿と共にに次世代フラライホイール向向け高温超電電導マグネッ
ットの開
古河電
発に成功
功したと 2014 年 3 月 10 日に新聞発表
表致しましたた。この開発
発は、新エネル
ルギー・産業
業技術総
合開発機
機構の「安全全・低コスト大
大規模蓄電シシステム技術術開発」プロジ
ジェクトの中中で実施したたものであり、1110 A の通電特特性と 2 トンンを超える浮浮上力を発生することを確確認しましたた。
（httpp://www.furukkawa.co.jp/w
what/2014/kenkai_140310
0.htm）
コイルでは、米
米国 SuperP
Power 社（SPP 社）が製造
造した第 2 世代高温超電導
世
導線材（REB
BCO 線
このコ
材）を用
用いていますす。SP 社の REBCO
R
線材
材は、中間層にに IBAD-MgO
O を導入する
ることで成膜
膜速度の飛躍的なな向上に成功功し、超電導層
層では成膜速速度、人工ピ
ピン導入、メン
ンテナンスコ
コストなどのの観点か
ら MOC
CVD 法を選択
択し、世界でで始めて高性能能（高 Ic）のの線材を量産産販売していまます。SP 社の現在
社の動向ととしては Wauukesha Elecctric Systemss 殿と共同でで 2G 線材を用用いた超電導導限流トラン
ンスの開発と実証証を進めておおり、
また、2011 年からはヒューストン
ン大学他と共共同で、DOE の ARPA-E REACT
R
プログラ
ラムにより風
風力発電機用をを目的としたた磁場中特性
性の高性能化をを進めていまます。さらにに古河電工の有すする 17 T 高磁
磁場超電導磁磁石等を利用用し、共同で Ic-B 評価を行行い、高磁場
場 MRI、インンサート
コイル向
向け線材の開開発も進めておおります。S
SP 社は今後後も人工ピン導導入技術によより高磁場、高強度のマグネ
ネットニーズズにあった線材材の開発を行行います。
社/古河電工は 2G 線材のリ
リーディンググカンパニーとして、顧客客と連携を密密に保ちつつ、
、2G 線
SP 社/
材応用技
技術の実現をを通して社会にに貢献するこことをめざしし、性能向上と、低コスト
ト化を日夜努
努力して
おります
す。

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特集：超
超電導線材
材技術の進展展「DI-BSSCCO 線材
材の現状と 2014 年の展望」
気工業株式会
会社
住友電気
超電導製
製品開発部
部長 林 和彦
電気工業株式
式会社が製造ししている DI--BSCCO 線材
材（Bi2223 線材）は、ケ
線
ケーブル応用やコイ
住友電ル応用（含む電流リード）の幅広
広い分野の実実証試験や研研究で使用されれている。
に、77 K、自己磁場下でのの臨界電流値
値（Ic）が線材
材特性の代表
表値とされる
るが、実際は、
、ケー
一般に
ブル応用
用やコイル応応用に対して、、運転条件（温度や磁場場）が異なるた
ため、それぞぞれの運転条条件に合わせた Ic の向上が必必要となる。特に冷凍機で特で冷却可能な 30 K 以下のコイル応用にに対しては、Bi2223
超電導体
体のキャリア
アドープ状態のの制御によりり、磁場中のの Ic 特性が向上
上する手法をを既に製造工工程に取り入れてている。またコ
コイル応用で
では、コイルののコンパクトト化のため、超電導線材の超の臨界電流密密度（Je）の向上もも求められ、伸線加工、圧圧延加工技術術を改善し、Ic を低下させせることなく
く、線材の薄肉化の開発も行行っている。現在、従来のの Type H よよりも 0.03 mm
m 薄い、厚さ 0.20 mm の DI-BSCC
CO 線材
の開発に
に目処が立ち、この薄肉化化線材の早期
期の商品化をを目指しているところであある。
の機械強度も実用化には必必要である。DI-BSCCO 線材の機械強強度を高める
るために、素
素線の両
線材の
面に金属
属箔を、半田接合によりサ
サンドイッチ
チさせる方法法が取られていいる。これににより Ic が低低下する
ことなくく、線材の強強度向上が可能能となる。現
現在、金属箔
箔に銅合金及びびステンレススを適用したた TypeHT-CA と Type HT-S
SS を商品化している。
Tyype HT-CA はケーブル応は応用で使用さ れるケースが
が多い。
またコイ
イル応用では
は、超電導マググネットの強強磁場化及びび大型化により、フープ応
応力に耐える
る高強度な超電導導線材が求め
められているがが、Type HT
T-SS では強度度が不足し、高磁場コイ
イルに適用できないケースががあった。し
しかし、最近、、ステンレス
スよりも高強強度な金属箔がが提案され、この金属箔
箔を半田
接合され
れた試作品（（Type HT-XX
X）では、77
7 K の引張強度が 500 MP
Pa 以上に到達
達し、Type HT-SS
や Type HT-CA と比比較して、約 2 倍の強度がが得られていいる。この線材
材はコイル応応用へ幅広く採用さとが期待できるため早期のの商品化を目目指しているる。
れることに、現状の製製品及び 2014
4 年の予定新
新製品のラインアップを示示す。Type G は被覆材に
に金-銀
表1に
合金を使
使用することにより低熱伝伝導率を実現現した線材でであり、電流リード用としして、加速器器や核融合応用をを始め世界中中のマグネットメーカに納納入実績があある。Type AC
CT-CA は交流流応用に開発発された
スリム線線材であり、Bi2223 超電電導フィラメン
ントをツイス
ストし、交流流損失を低減減したタイプでである。
年の展望とししては、従来来の Type H よより 0.03 mm
m 薄肉化されれた DI-BSCC
CO 線材を 4 月以降
2014 年より販売売開始し、6 月以降は月Typee H から完全全に移行する予定である。
素線の Typee H の変更に
により、
同時に T
Type HT-SS 及び Type HT-CA
Hも薄肉肉化される。さらに、77 K の機械強度
度を 500MP
Pa に向上させた
た Type HT-X
XX についてはは、試作品をを供給し、6 月までに製品
品ラインアッップに加える予定である。

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表 1：現状のの製品及び 2
2014 年の予定新製品のララインアッププ

W TypeWire

Type H

Type Hreleaseddin 20144

Type
HT -SS

Type
HT-CA

HT-XX
d
Releasedin 2014Type GType
ACT-CA平均
均幅 (mm)4.3±0.33

4.3±0.33

4.5±0.33

4.5±0.33

4.5±0.3

4.3±0.3

2.8±0.3

平均
均厚さ (mm)

0.23±0.0
03 0.20±0.0
03 0.30±0.0
04 0.36±0.0
04 0.28±0.04 0.23±0.03
3 0.31±0.04
4

補強材

－

－

Ic@
@77K, sf (A)Je
e@Ic Max@77K
K, sf (A/mm2)
許容引張張力@R.T.
(N)
K
許容引張強度@77K(MPa)
曲げ直径@R.T
T.
許容両曲
(mm)

ステンレス
ス

銅合金

－

180, 190, 200

銅合金
60, 70

200

230

145

120

155

200

80

80

80

230

280

500

50

150

130

130

270

250

500

90

270

70

70

60

60

40

110

40

※機械
械強度は臨界界電流が 95 %に低下する%
考値）
レベル（参考※2014 年の予定新新製品の仕様様は変更の可能能性有り

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特集：超
超電導線材
材技術の進展展「MgB
B2 線材のプロセス技術
術の進展」
独立行政
政法人 物質・材料研究機
機構
超伝導線
線材ユニット
特命研究究員 熊倉浩浩明
法としては、MgB2 の原料
料粉末を金属
属管に充填して線材に加工工し、その後後熱処理
MgB2 線材の作製法
をする p
powder-in-tub
be (PIT) 法が一般的でああるが、MgB
B2 の充填率がが低いためにに Jc も低いとという難点があるる。一方、Mg
g 棒の周囲にに同心円状にに B 粉末層をを配置し、Mg
g を B 層へ拡
拡散によってて供給して MgB2 を生成させる内部 Mg 拡散
拡 (internall Mg diffusionn(IMD)) 法 1))では MgB2 層層の充填率をを 100 %
近くにままで高くすることが可能でで、これによよって MgB2 層当たりの層
Jc を大幅に向向上させるこことができるといいう利点がああり、最近ではは IMD 法によよる線材開発発も盛んになってきた。良
良く知られてているよ
うに IMDD 法では超伝伝導フィラメントの中心にに大きな空隙
隙が残留するという問題ががあるが、PPIT 法との比較ににおいて IMD
D 法では充填填率向上による Jc の増大大が大きいため
めに、この空空隙も含めたた線材全
断面積当当たりの Jc(JJe)も IMD 法線
線材の方が PPIT 法線材よよりも高くなっっている。

Critical current density, Jc(A/cm2)ては、原料粉粉末の純度がが重要であり、、特に B 粉末末の純度が J c に大きく影影響する
MgB2 線材においてことはよ
よく知られてている。また、、原料粉末にに炭素や炭素
素化合物を添加加することにによって MgB2 線材の高磁界界での Jc が大大きく向上することも知らられている。最近ではカーーボンコート
トした高純度度アモル
ファス B 粉末を原料料に用い、IMMD 法を適用すすることによよって Jc なら
らびに Je 共にに高い MgB2 線材が作製されれるようにな
なってきているる 2-4)。図 1 には、このカ
カーボンコーート B 粉末をを用いて IMD 法で作製した M
MgB2 線材の代表的な Jc-H
6特性 4)をを、PIT 法 Mg
gB2 線材、なら
100
びに Nb--Ti および Nb
b3Sn 実用線材
材
4
4.2K
の特性と
と比較して示示した。カーボ
ボ
Nb-Ti
Nb Sn
n
3
薄膜
PLD法薄
ンコート
ト B 粉末を用用いた IMD 線
52
材では 44.2 K、10 T で 10 A/cm
m
2
20K
を越える
る Jc が得られれ、20 K, 5 T
2でも 76,000 A/cm という高い値
値
5
10
0
拡
拡散法
拡散法
れている。また 20 K, 4 Tが得られ
52では 10 A/cm をははるかに越えるる
PLD法薄薄膜
Jc 値が得得られる。ごごく最近では、、
PIT線材
24.2 K、10 T の Jc は 13 万 A/cmm
PIIT線材ている。これらの Jc はよく
く
を越えて
知られた
た SiC 添加線
線材よりも高く
く
4
10
0
なってい
いるが、これれについては
は
0
2
4
6
8
10
12
SiC 添加加線材では Mg2Si が析出しetic field, H(T)H
Magneて Jc のの阻害因子になっているた
ためと考ええられる 5)。Je についてもも
図 1 Mg 内部拡散散(IMD)法によ
よる MgB2 線材
線材の 4.2 K ならびな
最近の IMMD 法線材ででは 4.2 K、110に 20
0 K における Jc-H 特性。比較のために
比P
PIT 法 MgB2 線材、T で 1 万 A/cm2 を越越えており、フフ
Nb-Tii ならびに Nb
b3Sn 実用線材
材の特性も示示す

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ロリダ大
大学と Hyperr Tech Reseaarch, Inc.のググループは 4.2
4 K、10 T で 17,000 A//cm2 の Je を得ていをる 2)。今後
後、IMD 法のの最適化等ににより、Jc なら
らびに Je 特性性の更なる向向上が期待でできよう。またた、IMD法によるる長尺化の研研究も始まろうとしているる。上述したたように 20 K においてもも実用レベルの Jc が得られつ
つつあることから、液体ヘ
ヘリウムを使使用しない 20
0 K 近傍の温度での MgB22 の利用が現
現実味を
帯びて来
来つつある。
献
参考文献
1) H. Kumakura, J. Phys.
P
Soc. Jp
pn 81(2012) 011010.
Li, et al., Suppercond. Sci.. Technol. 255(2012)11502
23.
2) G.Z. L
3) G.Z. L
Li, et al., Suppercond. Sci.. Technol. 266(2013) 0950
007 .
4) S. J. Y
Ye, et al., Su
upercond. Sc
ci. Technol. 226(2013) 1255003.
5) 東川甲
甲平他、第 87
8 回 2013 年度春季低温
年
温工学・超電導
導学会講演概概要集 p98.

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特集：超
超電導線材
材技術の進展展「HTS 線材の核融融合用導体応応用の動向
向」共同利用機関関法人 自然科
科学研究機構構大学共核融合
合科学研究所
所ヘリカル研研究部
准教授
授 柳 長門合は燃料が豊
豊富に存在しし、安全性が高高く、環境負負荷が小さいいため、地球球温暖化抑制
制の切り
核融合
札、さら
らには、地球
球寒冷化の場
場合にも対処
処できる究極のエネルギーー源として期期待される。現在、欧州、日日本、米国、ロシア、中中国、韓国、 インドの 7 極の国際協
協力によっててトカマク型型の熱核融合実験
験炉 ITER の建設が南フのフランスのカ ダラッシュにおいて進んんでいる。ままた、「幅広
広いアプ
ローチ（BA）」計画
画として、JT--60SA が日本本において建建設されていいる。これららの装置ではは、プラ
じ込め磁場をを発生する超超電導コイル
ルにケーブルルインコンジット（CIC）導導体が用いらられる。
ズマ閉じ
ITER のトロイダル磁
磁場（TF）コイル用導体
体では、最大大経験磁場 11.8
1
T におい
いて、電流値
値 68 kAである。CICC 導体は冷却却安定性が高
高く、交流損
損失も小さいいため、大型型コイル用導
導体とし
の仕様で
て世界標
標準となってている。現在、、ITER と JT
T60-SA 用の超電導導体とコイルの製製作が進んででおり、日本は相相当量を担当当している。
ITER では核融合燃
燃焼の 1000
0 秒達成が目目標であり、その後、定定常あるいはは準定常的な
な発電実
う原型炉の建建設に移行すする。2040 年
年代初めをタターゲットととしてこれををどう進めるか、各証を行う
国で真剣剣に議論が行
行われている
る。原型炉は ITER よりさ
さらに巨大ととなるため、心臓部であ
あるマグ
ネットに
には依然大ききな技術課題題が残る。特 に、ITER 技術の延長と技
導体を選択すすることして CIC 導で十分かかどうか議論論がある。線
線材として N
Nb3Sn に代ええて歪に強いい Nb3Al を適適用すべきかか、さらに大型化化したときにに ITER で問題となり、撚
撚線ピッチのの最適化で回回避できた繰
繰り返し励磁磁に伴う臨界電流流の低下問題
題がどうなるるか等、検討
討課題は多い。加えて原型型炉の後、22050 年代を
を目標と
して多数
数の商業炉をを展開していいくことを想想定すると、できるだけけ簡素なコイ ル巻線と冷
冷却構造
を選択し
し、製作も容容易にできる
ることが求めめられる。そこで、低温超超電導（LTSS）線材に代代えて高温超電導
導（HTS）線
線材を用いる
ることで多くくの問題を根
根本から解決
決できる可能能性がある。近年の急速な線
線材特性と製製造技術の進進展を受けてて、これが遂遂に現実的な選選択肢としてて入ってきたた。
HTS 線
線材の大型ママグネット用用導体への適適用はまだ小小規模な検討
討段階であるるものの、欧欧米を中心に活気気が出始めてている。すででに良く知らられているように、現在以以下の 3 種
種類の導体がが議論の主流とななっている 。(1) W. Goldacker
G(K
る Roebel-A
Assembled C
Coated Connductor
KIT) による
1)(RACC) 導体 、(2)) M. Takayassu (MIT) に よる Twistedd Stacked-T
Tape Cable (TTSTC) 導体
体 2)、(3)3)
der Laan (ACCT) による Conductor oon Round Core (CORC)) 導体であるる 。(1) の RACC
D. van d
導体は、テープ線材
材に空間的なな転位を入れれることが可能であることを最初に提提唱した。た
ただし、一部を切り欠欠くことが必必要である。撚
撚りを導入すすることと大大容量化するるためには、Roebel
線材の一
ケーブル
ルを多数本用用いてラザフフォード型導導体にする。((2) の TSTC
C 導体は、テ
テープ線材をを積層した後で全全体としてツツイストする
る。よって、 線材間の完
完全な転位ははないが撚り は導入でき、多数本を使っって CIC 導体にする構想
導想がある。((3) は多数本
本のテープ線
線材を芯の周周りに積層ししながら短いピッッチで巻きつつける構造でであり、撚り
りを与えるととともに全体体として比較
較的短い曲げげ半径を可能とすする。CORCC を 6 本用いいた CIC 導体体が提案されれており、端端末を工夫すすることで分
分割型のTF コイルに用いる構構想も出されれている。上
上記のいずれれの導体におおいても、テ
テープ線材ががフラッ

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トワイズ
ズ方向には小小さな曲率でで曲げられる
る特性をうままく利用することで転位
位や撚りが導導入できている。現在、いずずれもプロト
トタイプ導体体が試作され、温度 4.2 K、磁場~20K
T において 4-5 kAの結果を達成成している。併せて、大大容量化と長長尺化の試みみが行われてているが、い
いずれも
レベルの
テープ線
線材を複雑にに撚り合わせせる構造でああるため、線
線材の一部にに局所的な機機械歪が生じじる問題がクローーズアップさされつつあるる。今後、実実際のマグネ
ネットに適用用できるよう 完成度を上上げられるかが、注目されるる。また、ここれらの導体体を用いて実実際の大型コイル巻線をを具体的にどどのようするか、まだ
だ本格的な設
設計案は出て
ていない。
に設計す
これら
らに対して第第 4 の導体候候補として、核核融合科学研研究所（N. Yanagi,
Y
Y. Teerazaki, A. Sagara）と東北大
大学・量子エエネルギー工工学専攻（S.. Ito, H. Has
shizume）ののチームが共共同で開発ししている「単純積層型 HTS 導体」がある
導る。これは、 ヘリカル型型核融合炉をを対象としてて開発を進めめているある。ヘリカカルはトカママクと異なりりパルス運転転を伴わないいため、ゆっ
っくりとした
たコイル
ものであ
の励磁に
に伴い線材間
間に多少の偏偏流が生じた
たとしても、HTS 線材のの本質的に高高い冷却安定定性のために許容容できる。よ
よって、従来来の LTS 導体
体で鉄則とさされてきた素素線の細線化化、撚り、転転位の全4)てを導入入しないといいう発想を取取り得る 。単単純積層の場
場合には、線材に局所的線的な歪が生じじないと
ともに、線材間に隙隙間を入れずず銅とステン
ンレス製ジャ
ャケットに納納めるため、 導体全体として、
CIC 導体（断断面の 3 割程
程度にボイドドが存在）に比べても圧倒
倒的に強固な
なものに仕上上がる。
例えば C
現在、単純積層型
型 HTS 導体のプロトタイ
イプを試作しして、試験をを行っているる 5)-7)。フジ
ジクラ製
SC-SC10、幅
幅 10 mm、厚厚み 0.22 mm
m、臨界電流流 ~600 A@777 K、s.f.）を合計
GdBCO 線材（FYSい、3 列×18 層で単純積
積層して銅ジ
ジャケットととステンレス
スジャケット
トに収めた。サンプ
54 枚用いルの基本
本構成を図 1 に示す。ここのタイプのの導体をレーーストラック形状の 1 タ
ターン短絡コイルサ
ンプルととして、外部磁磁場を変化ささせることでで通電を行っった 5)。導体サ
サンプルの全全体を図 2 に示す。に短絡のたため直線部のの片側に接続続部を設けてているが、ここれには東北北大学で開発発された機械
械的ブリッジ接続
続を入れていいる 6)。試験
験の結果、温度
度 20 K、外外部磁場 5.3 T で 100 kA に至る電流
流値を得
た（図 3
3）。この場合
合、100 kA でクエンチがでが生じ急速にに電流が減衰衰したが、ここれは試験部部からではなく固固定の甘かっった円弧部かから生じたもものと推測さされ、今後こ
この部分の改改良を行って再試験する計画画である。温温度を 30 K まで上げてクまクエンチが生生じなかったた例では、線
線材単線の臨
臨界電流
特性をももとに導体内内の自己磁場
場分布・電流
流分布を自己無無撞着に解く
くことで導体
体全体の臨界界電流が説明でできる 7)。温度
度 4 K におい
いて最大電流流 120
kA に達した通電例ででは、クエンンチが生じず
ず、接によって減衰衰している。減衰時定数
数とコ
続抵抗に
イルの自
自己インダククタンスよりり、接続抵抗抗は 2nと求ままる。この接接続構造を用用いることでで、直径 30 m を超える連連続ヘリカル
ルコイルを短短尺導体の「接接続方式巻線
線」によってて迅速に製作
作でき
4)-7)
ると判断
断でき、検討討を進めていいる（図 4）。
数千箇所所に及ぶ接続続を確実に仕仕上げるため
め、産業用ロボ
ボットによる
る接続部の自自動施工につついて十分な技
技術構築が必必要である。これが確立
立でき
図 1 単純積層
層型 HTS 導
導体の構成。
（この写真
これば、同同様の方法はは他の大型ママグネットやや特殊
プで、GdBCはモックアッはCO 線材は 2 列 6 層。
構造のマ
マグネットににも適用する
ることが可能
能と期
実際の導体サ実
ンプルでは、、3 列 14 層。
。
）
待できる
る。

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図 2 導体サンプ
プルの全体写写真と NIFS 大
大型導体試験
験装置におけるサンプルのの装着の様子子。

図3 温
温度 20 K におおける通電試
試験結果の一例
例。
最大電流流到達時に外外部磁場は 5.3 T。

図 4 高温超超伝導導体を用用いたヘリカカル
コイルの接続コ
続方式巻線の概
概念図。

参考文献
献
1) W. Go
oldacker et al., Superco
ond. Sci. Tecchnol. 22 (20009) 034003
3.
2) M. Taakayasu et al.,a Superconnd. Sci. Techhnol. 25, 014
4011 (2012)).
3) D.C. vvan der Laaan et al., Suppercond. Scci. Technol. 22
2 (2009) 06
65013.
4) N. Ya
anagi et al., Plasma
P
Fusion Res. 9 ((2014) 1405013.
5) N. Ya
anagi et al., IEEE
I
Trans. Appl. Supeercond. 24 (22014) 42028
805.
6) S. Ito et al., IEEE
E Trans. App
pl. Superconnd. 24 (2014) 4602305.
s. Appl. Sup ercond. 24 (2014)(
4801305.
7) Y. Terrazaki et al., IEEE Trans

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超電導関
関連 ‘14/4 月－ 5 月の催し物案
案内
4/1-5
2013 MRRS Spring Meeting
M
& Exh
hibit
San Fransisco, USAA
ww.mrs.org/sspring2013/
http://ww
4/7-11
Cryogennics2014
Prague, Czech Repu
ublic
ww.cryogeniccs2014.cz/
http://ww
4/8-11
Internatio
onal Worksh
hop on Lunarr Science Ap
pplications
CocoaBeeach, FL, US
SA
http://lsa
aworkshops.ccom
4/15
第 40 回シンポジウム
術賞授賞式
ム/第 17 回超超電導科学技術ホール船堀
タワーホ
http://wwww.sntt.or.jp/~~fsst/201404
415.html
4/17
冷凍部会
会 2013 年度第
第一回例会
産業技術
術総合研究所
所 臨海副都心心センター
http://wwww.csj.or.jp/reeitob/2014/1st_0417.pdff
4/17,18マイクロロ波超伝導／／マイクロ波一
一般 研究会会
機械振興
興会館
http://wwww.ieice.org/es/sce/jpn/
4/18
東北・北
北海道支部 20013 年度総会
会・講演会・見学会
東北大学
学金属材料研研究所
http://wwww.csj.or.jp/toohoku/2014//generalasse
embly_0418.pdf
4/27-5/2
2
4th Interrnational Con
nference on Supercondu
uctivity and Magnetism
M(IC
CSM2014)
Antalya, Turkey
http://icssm2014.org/

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5/15-19
Internatio
onal confere
ence „Superc
conductivity ffor Energy 2014“
Savoy B
Beach Hotel, Paestum, Itaaly
http://s4ee.fisica.unisa
a.it/index.htm
ml5/21-23
第 26 回「電磁力関連
連のダイナミミクス」シン
ンポジウム
アイーナ
ナ岩手県民情情報交流センタター
http://wwww.ndesrc.en
ng.iwate-u.acc.jp/sead26/
5/26-28
第 89 回低温工学・超超電導学会研
研究発表会
ホール船堀
タワーホ
http://wwww.csj.or.jp/
5/27
低温工学
学・超電導学学会 第 4 回社
社員総会
タワーホ
ホール船堀
http://wwww.csj.or.jp/ccaj/2014/4th__generalmee
eting.pdf

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新聞ヘッドラインン（2/19-3/2
20）○経産省
省 超電導直直流送電実証委
委託を公募 来月 17 日ままで 日刊産産業新聞 2/2/25○超電導
導ケーブルのの現状 調査研
研究報告書要要約 日本メタル経済研究
究所 奥山等
等主任研究員
員 日刊
産業新聞
聞 2/27○山梨大
大学 新超電電導体を発見 金属酸化物
物系、低温でで生成 鉄鋼新新聞 3/07○東工大
大 層状セレ
レン化合物 外部電界印加
外
加で金属様へへの相転移に成成功 化学工工業日報 3//10○古河電
電工と鉄道総総研 高強度・高温超電導
導マグネットを開発 メガ
ガソーラーとと連系試験 日刊産業新聞 3/11
総研と古河電電工、大型ホイ
イール用高温温超電導のママグネット開発
発 日刊工業業新聞 3/17
7
○鉄道総
局）
（編集局

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世界の動動き（2014
4 年 12 月））
団法人国際超超電導産業技術
術研究センタ
ター
公益財団
超電導工
工学研究所
特別研究
究員 山田 穣★ 今月のニュース
今
ス発信地

►デバイ
イス
超電導
導スピントロニクス次
次世代コン
ンピューター
Univers
sity of Cambbridge（2014 年 1 月 15 日）
ケンブリリッジ大学のの研究者たちはは、スピントトロニクス分
分野の飛躍的発発展ともいええる、コンピピューテ
ィング革革命の基礎となりうる新技技術を発表しした。彼らは
は、マイクロエエレクトロニ
ニクス集積回回路に既に現れ始始めているような“スピンンを利用したた”新機能デデバイスの高効
効率エネルギ
ギー源としてて、超電導体が使使用できるとの証拠を初めめて提供したた。超電導体
体とスピントロニクスは、これまで両
両立しな
いと考え
えられていたた。しかしこのの新しい研究
究では、超電電導体に流れる電流内におおいて、電子子の自然なスピンンを操作することができ、、さらに検出出することがができると示されている。超電導と電
電子スピ
ンを両方
方同時に操作作するために、、研究者たちちは、希土類
類ホルミウムかから成る磁気気層を介在物物質として追加しした。この層層内では、磁気気が回転し、スピン操作
作に利用される磁性パーマ
マロイ層を有有する非共線イン
ンタフェースを形成する。
。クーパー対
対がこの回転転磁気層を通過
過する際、平
平行スピンをを形成し電子の 1 つを効果的的に“フリッププ”させるが、対のペアリングは保存される。今回
回の研究では
は、この平行スピピンのクーパ
パー対を検出すすることに成成功し、そのの存在が確認されたのであある。材料科科学工学
部の Nilaadri Banerjee
e 博士は、｢ククーパー対ががスピンの伝伝達物質としてて機能するとということはは、これまで直接接実証された
たことがなかっった。この度
度、超電導ががスピントロニ
ニクスにおいいて重要な役
役割を果月号
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たしていいることが明明らかになり、、重大な一歩歩を刻んだと言わざるを得得ない。｣と述述べた。ここ
こでの研究結果ににより、スピ
ピントロニクススにおいて超超電導体が使使用され、はるかに高効率率なデバイス
スの開発に向けてて新たな道 が切り開かかれたと評価価される。ここの研究グル
ループの研 究成果は、 Nature
Communnications に掲載されていにいる。同研究究チームは、次のステッププとして、超超電導スピン
ン流に基づいたメ
メモリ素子をを試作し、彼らの研究法のの有効性を高高めるために新
新たな物質のの組み合わせせを探索することとを計画してている。
way for next--generation computing”cSource: “Superconducting spintrronics pave w
elease (Januuary 15, 2014
4)
Universitty of Cambridge press reURL:
ww.cam.ac.uk/research/n
news/superco
onducting-sp
pintronics-pa
ave-way-for-nnext-generattion-co
http://ww
mputing
work is licensed under a CreativeC
Com
mmons.)(This w
Contact:: Tom Kirk, td
dk25@cam.a
ac.uk

►基礎
超電導
導と磁性：そその秘密のの解明
Los Alamos Nation
nal Laborato
ory（2014 年 1 月 3 日）
ラモス国立研
研究所の研究者
者たちが関わ
わった二つのの異なる研究ににおいて、超超電導と磁性
性の関係
ロスアラ
に新たな
な所見が生みみ出された。磁磁性電子は、移動しない
い剛性配置の中中に自らを閉
閉じ込める一一方、超電導体中中の電子は、自由に移動すする超電導電電子ペアを形
形成し電流抵抗
抗ゼロで電流流を流せるた
ため、超電導と磁磁性はしば しばライバ ルと見なさされている。 しかしなががら、上記二二つの研究 では、
Cerium-C
Cobalt-Indium5 (CeCoInn5) の新しいい超電導体にある電子にはは、超電導性
性と磁性が両両方同時に備わっっていることが示された。
。ポール•シシェレール研究
究所 (PSI) で行われた実で実験では、右右回りと左回りののスピンで形形成された電子子ペアと同様様に、同じ方方向に回るスピンの電子ペペアにも全く新しい超電導がが観察されたた。後者の状況
況では、電子子に超電導性
性と磁性の両方方が備わったたときのみ、超電導現象が現現れた。さらに、その磁性性電子の配置
置は、印加磁磁場の方向を修修正することとによって操操作することがでできた。PSI 研究チームののリーダーでである Miche
el Kenzelman
nn 氏は、｢物物質に見られれた挙動は完全にに予想外でああり、確かに純
純粋な磁気効効果があるというわけでははない。しかかし今回の研研究結果
は、新ししい超電導状態
態がスピン密密度波状態とと共にその物質
質内に生じる
ることを明ら
らかに示している。｣と述べた
た。これらのの所見は、超電電導へとつな
ながる電子のの量子状態を直直接制御でききる可能性、言わば将来の量
量子コンピューターの推進
進力への重要要な能力にな
なり得ることをを示唆していいる。
第二の研研究では、少量の不純物をを CeCoIn5 にに導入したとところ、予想外
外にも、このの不純物の働働きにより、超電電導電子が磁磁気秩序状態ににあるナノサ
サイズの液滴滴を形成した。
。不純物の量量を増加する
ると、液滴は成長長して最終的的に重なり、そ
その物質全体
体に磁性を引引き起こした。
。そしてそのの磁気物質にに圧力を印加する
ると、不純物
物の効果は全体
体的に逆転しし、物質は再再び超電導を発発現した。磁磁気共鳴画像像法と同じようなな手法を用いいても磁気秩序序状態のナノノ液滴は実際
際持続するもののの、この手手法では、超超電導に
よってナ
ナノ液滴が隠隠れてしまうとということをを研究者たちちは発見した。
。
これらのの研究を組みみ合わせてみる
ると、CeCooIn5 中の電子子は、これまでで考えられてていたよりももずっと種々の状状態に適応可可能であることとが示されるる。両研究の共共同研究者でである Joe Thhompson 氏は、｢超月号2014 年 4 月© ISTEC 2014 All rightss reserved.

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超電導
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Tel: 044-850-1612

電導は、新たな驚きを与え続けててくれる。そその秘密が明明らかにされるにつれ、我我々は電子のの中にあ世界の詳細をを学び、未来のの技術に向け
けていかにそそれらを利用でできるか、新新しい方法の
の模索が
る量子世
始まるの
のである。ロスアラモスでで約 10 年前前に発見された CeCoIn5 内の超電導は
内
は、我々の多多くが探し求めててきたロゼッタストーンかかもしれないい。｣と述べたた。両研究はいずれも、N
Nature Physiics オンライン版
版に掲載されれている。
S
ctivity Revea
aled”
Source: “Secrets of Supercondu
mos National Laboratory press releasse (January 3, 2014)
Los Alam
URL:
ww.lanl.gov/n
newsroom/ne
ews-stories/2
2014/Januarry/supercond
ductivity-and--magnetism..php
http://ww
Contact:: Nancy Amb
brosiano of Communicati
C
ions Office, nwa@lanl.go
n
ov

高温超
超電導の探究究
Oak Riddge National Laboratoryy（2014 年 1 月 27 日）
オークリ
リッジ国立研
研究所の研究者者たちは、高高温超電導体の生成におけける化学ドー
ーパントの重
重要な役割を最近のの研究で分析
析し、その論文
文記事がPhyysical Review
w Lettersに掲掲載された。ドーパントは、物質の結晶構構造に不均一
一性と障害を取取り込む。科
科学者たちは
は、化学ドーパ
パントによっって事前にドープされた物質のの挙動がどれれほど変わるかかを理解し、より高温で機機能する超電電導体を設計
計することを目指している。論
論文の主執筆筆者であるKrzzysztof Gofryyk氏は、｢この研究を通じじて、我々はは超電導と不均一性の相互作用
用を理解することができるる枠組を作りり上げた。従従って、我々はは初めてドー
ーパントの副作用を明確に把握握することがができたのであある。｣と述べべた。さらにに、チームリ
リーダーであるAthena Safa-Sefat
氏は、｢鉄鉄系超電導体体に使用する
る我々のバルルクスケール並
並びに原子ス
スケールの測測定法により、ドーパ
ントがク
クラスター化
化した結晶中のの高濃度ドー
ープ領域から
ら、強力な超電電導が発現ししていることが明らかになった
た。もしこのようなクラス
スターが組織織的に入り込込む結晶をデザザインするこことができれ
れば、我々は、はる
るかに高性能
能な超電導体をを生成するこことができる
るかもしれないい。｣と付け加
け加えた。

etter superconducting ma
aterials”
Source: “ORNL study advances quest for bepreleasee (January 27,
2 2014)
Oak Ridge National Laboratory press
URL:
ww.ornl.gov/oornl/news/ne
ews-releasess/2014/ornl-s
study-advanc
ces-quest-forr-better-supeercondhttp://wwucting-mmaterials
Contact:: wallira@orn
nl.gov“世界界の動き””その他（各社新
新聞発表以
以外のソー
ースから）
Y 系マグ
グネットで次次世代蓄電池池システム
鉄道総研
研、古河電工工ほか（2014
4 年 3 月 10 日日）
Y 系線材
材を用いて、鉄道総合技術術研究所と古古河電気工業
業は大型フライイホイール用用の高温超電電導マグ月号
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ネットをを開発した。米国の SupeerPower（古古河電工の子会会社）が製造造した Y 系線
線材を使ったたもの。
これによより、大容量量超電導フライイホイール蓄蓄電装置を作作る。このマググネットを使使えば約 2 トンのもトのが浮か
かせら、摩擦擦なく回転エネ
ネルギーを貯貯蔵できる。本マグネットは 50 K（ママイナス 2233°C）で超電導ととなり、従来来の 20 K（マイイナス 253°C
C）よりも高高い温度で超電電導となるた
ため、液体窒
窒素を使わない小小型冷却装置
置で運用でき、、運転にかかる電力が減るることから全
全体的な蓄電電効率を高くでできる。
今後は、コイルを追追加して実規模
模のフライホホイールの浮浮上試験を実施施。1 組あたたり 4 トンののフライルを持つ蓄電電装置を開発しし、平成 27
7 年に山梨県
県米倉山においいて新たに建建設するメガ
ガソーラ
ホイール
ーで利用
用するというs/2014/2014
40310.html
Source: http://www.rrtri.or.jp/press
フライホイーール向け高温温超電導マグネ
ネットの開発
発に成功”
“次世代フ
メガソー
ーラー等とのの連携により、、効率的な電電力エネルギ
ギーの貯蔵が可可能に新ペロブ
ブスカイト型
型酸化物超伝伝導体を発見見山梨大学
学、東工大、広島大学（22014 年 3 月 4 日）
山梨大学
学クリスタル
ル科学研究センンター、東京京工業大学応応用セラミック
クス研究所、広島大学の
の研究グ
ループは
は、新規ビスマス酸化物超超伝導体 (Naa0.25K0.45)(Ba
a1.00)3(Bi1.00)4
4O12 を発見しした。磁化率率の測定
で、臨界界温度は 27 K であった。
。この超伝導導体はバリウウムとナトリウムおよびカカリウムが規
規則的に配列する
る A-サイトオ
オーダーダブルペロブスカ
カイト型構造造で、高温超伝伝導体の探索索や超伝導メカニズ
ムの解明
明の新たな指指針となる。
この研究究成果は、ドイ
イツの科学誌
誌｢Angewand
dte Chemie International Edition（応用用化学誌 国際版）｣のオンラ
ライン版で 2 月 27 日に公公開された。
ews/2014/02
25248.html
Source: http://www.titech.ac.jp/ne
規則性を持つつペロブスカイト型酸化物
物超伝導体を
を発見”
“新しい規

超電導 W
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再生可能
能エネルギ
ギーと超電導導団法人国際超超電導産業技術
術研究センタ
ター
公益財団
超電導工
工学研究所
特別研究
究員 山田 穣先月号
号でもお伝ええしたように、、2014 年度の再生可能エ
エネルギーのの買い取り価価格案が提示さされた。
洋上風力力分野が新設
設され、かつ、、その買い取取り価格が従従来の 1.5 倍以
以上にもなっった。すなわわち、陸
上風車にに比べて初期
期投資額も大ききくでき、超超電導発電機機を検討する余余地が広くななる。超電導導風力発
電機の検検討は、現在
在、欧米日で国国プロとしてて検討がなされている。

・再生エ
エネルギー
ーH26 年度買買い取り価
価格:太陽光はは買い取り価格下げ、洋上風力はは上げ
固
固定価格買い取り制度 (FFIT) *の買い取取り価格（単単位円/kWh の税抜価格）の2013 年
2014
4年
太
太陽光 住宅
宅
38
37
産業
業用
36
32
風
風力

22

地
地熱
水
水力

26
24

バ
バイオマス

39

36（洋上）**新設
据え
え置き（地上）
）
据え
え置き
14（
（水路）
据え
え置き（上記外外）
据え
え置き

報道の通り、再生可能エネ
ネルギー固定定価格買い取取り制度(FIT)の 2014 年度
度の買い取り価格が各紙報
上記表のの通り 3 月 7 日に固まったた。太陽光パ
パネルの効率
率向上が一段と進み、太陽
陽光（非住宅宅）の価格を 36 円から 32 円に引き下げ円
げる一方、洋上
上風力の買いい取り価格をを 36 円に引きき上げ、設置
置を促進
先月号本誌既既報の通り、よようやく日本
本で運転実績
績の出てきた洋洋上風力のコ
コストが明ら
らかにな
する（先
ったため
め）
。
経済産
産業省の審議議会「調達価格
格等算定委員
員会」（委員長
長・植田和弘京都大教授））が同日、価価格案を提示した
た。月内に茂
茂木敏充経産相
相が正式に認認定する。太
太陽光の価格引引き下げは、住宅・非住
住宅とも
2 年連続
続。
風力は
は、洋上風力
力の買い取り枠枠を新設し、価格を 36 円とした。1
13 年度まで大で大型風力は一一律 22円だった
たが、洋上のの方が建設費用
用などが高いいことを考慮
慮。洋上風力をを将来の再生
生エネの柱に
に育てる
狙いもあ
ある。
格買い取り制制度（FIT）*固定価格
現在はは高コストのの再生可能エネ
ネルギー（太太陽光、風力力、地熱ほか））を国民皆でで買い支えてて、将来

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Tel: 044-850-1612の主要電電源に育てる制度。発電事
事業者が設置
置コストを回回収できるように、試算にに基づき、買買い取り
価格を毎毎年決めていいる。これで、、業者の積極極的な設備投投資を促す。運
運転開始からら 20 年間、電力会社が決ままった価格（（固定価格）でで買い取る。買い取り費
費用は電力会社
社が電気料金
金に上乗せすする。
Source:日新聞 ほか各
各紙
2014 年 3 月 7 日 日経、毎日新・いよい
いよ 8 MWW 機が登場：大型風力力
世界最最大出力: Vestas
V
社が
が三菱重工
工と 8 MW 機の運転に成機
成功
世
出力の高い風力
力発電用風車
車が立ち上ががった。デンマ
マーク Vesta
as Wind
本年 1 月 28 日、世界で最も出
1-4)
Systemss が出力 8 MW
M の新型機機（V164-8.0
0MW）の試運
運転に成功しした 。同社
社は昨年設立
立された
三菱重工
工業と Vesta
as 社の合弁会
会社で、新型型機に三菱重重工業のドライイブトレイン
ンを組み合わわせ低コ
スト大出
出力の製品とする。
ロータ
ター（羽根）の先端までののの高さは 220 m、ローター
ーの直径は約 160 m で受風
受風面積は 2 万 1000
2m ＝サッ
ッカー競技場
場 3 つ分と広広大なものであある。出力は
は、欧州の家家庭の欧州の家
家庭 7500 世帯分に世もなる。今後同社はは、ユトランド半島の Øssterild にあるる大規模風力タ
タービンのたためのデンママーク国
トセンターににおいて、今後後数カ月間評評価を続ける
るとのこと。
立テスト
機の効果：同
同じ必要電力ななら、少数機機でカバー可可能。導入コススト、運用管
管理コストも
も低くで
大型機
きる。特
特に、設置がが面倒な洋上風
風力発電ではは効果大であある。管理時にに高さ～1000 m のタワー
ーへの上
り下りな
など、メンテ
テ、維持費用もも低減できる
る。
報
参考情報
・デンマ
マークでは国
国全体の年間全全電力の 33..7 %を風力発発電から得てている。
・Vestass は風車メーーカーとして世
世界シェア 1 位。5 万基以
以上が世界 73
7 カ国で稼働働中。陸上設設備で 1位、洋洋上風力発電電でも Sieme
ens に次いでで 2 位。
・ 大出力
力風力タービビンの開発競競争：
他の大大出力機には
は、陸上用 7.55 MW（独エネ
ネルコン Eneercon の E1226）, 洋上用 6 MW（独 Siemensと仏 A
Alstom）があある。大幅需需要増のため、、この分野ででは激しい競争
争が繰り広げげられているる。韓国のサム
ムスン重工業
業は、昨年英ス
スコットランンドに 7 MWW 機の試作品を設置し、ままた、三菱重重工は福島沖浮
浮体式洋上風
風力に 7 MW 機での発電をを試みている
る。さらに、仏 Areva とス
スペインの Gamesa
Gは最近
近、8 MW 機の共同開発を機を加速する計計画だと発表表した。
Source:ews#!compan
ny-news
1. http://vvestas.com/en/media/ne“28 Jaan 2014 Worrld’s most pow
werful wind tturbine now operational”
2. http://vvideo.vestass.com/video/7108123/v16
64-80-mw-ta
aking-offshorre-wind-poweer
3. http://wwww.afpbb.ccom/articles//-/3007549
4. http://wwww.itmedia
a.co.jp/smarttjapan/article
es/1402/06/n
news089.htm
ml月号
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・-253 度の液体水
水素専用船がが実現か
水素素社会を支えるインフ
フラに期待
高温超電
電導の強い味味方に:将来、20 Kの冷媒媒が活用可能燃料電
電池車を中心心として、水素素社会構築ののための投資資が盛んになりつつある。川崎重工業
業は、本
1)-3)
年 2 月にに大量に製造造した水素を液化して運搬搬する設備をを開発した。今回、液液化水素運搬搬船に搭載する貨貨物格納設備
備の基本承認（AiP: Approoval in Principple）を日本海海事協会よりり取得した。今回の設備は、世界初となる液化水素運
運搬船の液化
化水素格納部
部で、液化天然然ガス(LNG)) 運搬船など
どの技術
を基に開
開発した極低低温蓄圧式の液
液化水素専用用貨物格納設設備（容積：1
1250 m3）でである。LNG に比べて蒸発ししやすい液化
化水素の輸送にに適した真空空断熱構造をを採用している。輸送中のの液化水素のの蒸発を最小限にに抑えるため
め、新たに開発
発した真空断断熱システムムを採用した二二重殻貨物槽槽構造で、貨貨物槽の支持にはは、新たに開開発した熱を伝伝えにくい GGFRP（ガラ
ラス繊維強化プ
プラスチックク）を用い、断熱性能も向上
上させている。
より、近い将同社ででは、「わが国国では燃料電電池車の市場投
投入や代替エエネルギー政政策の加速によ
将来、水素市場のの拡大が予想想されている。
。当社が市場
場投入を目指指し、開発を進進めている液液化水素運搬搬船（容積 2500 m3）は、これを見込んだだもの。また
た、船内の蒸蒸発ガスの有効
効利用を見据据え、燃料電電池、水タービンなどどの試験設備をを有した船上
上実験室を併併設する計画でである。
」とコメントしてている。
素ガスタ
下記 2）に、社会インフラとしてての水素エネネルギーなどの利用構想ががある。
した液体水素素（-263 °C=2
20 K）の冷媒媒使用が一般般的になれば、、高温超電導導機器の応用
用も大き
こうし
く広がる
る。
Source:www.khi.co.jjp/rd/news/detail/20140106_1.html
1. http://w2. http://wwww.khi.co.jjp/csr/pdf/cre
eation_01.pd
df
3. http://wwww.itmedia
a.co.jp/smarttjapan/article
es/1402/25/n
news077.htm
ml

・直流送
送電の話題
題：再生可能能エネルギ
ギーでの効率率化
紹介した経産産省の超電導直直流ケーブル
ルの石狩プロジェクトがああるが 1)、そそれ以外に常
常電導で
以前紹
も直流送
送電への取組組みが盛んであある。超電導導の出番がさらに高まるかか期待されるる。
日本ででの再生可能能エネルギー投投資の活発化化を受けて、最近、
最直流(DDC) 送電に関関する話題がが多い。
沖縄ではは DC マイクログリッドのの研究 2)が、北北海道ではデデータセンタターの DC 化 3),4)が検討さ
されてい
5
る。スイ
イス ABB 社 5)は、1000 V 以上の高いい電圧で送電
電し、発電時や送電時のロロスを減ら「HVDC
（高圧直
直流送電）
」技
技術を開発ししている。大規
規模な風力発発電所やメガガソーラーにに HVDC 対応
応の発電システム
ムを採用すると、発電量をを数%増やせせる利点があるという 6)。
再生エ
エネルギー発発電源の主力ととなる大出力
力風力発電所
所やメガソーラーで、海外外と日本でのの違いが電圧であある。海外ででは 1000 V など高電圧のなの直流送電にに対応している。他方、日日本では電圧
圧が高い
機器でももせいぜい 60
00 V で、10000 V が使ええるようにななれば、ロスがが減り、発電電量を増やすすことができる。発電事業者
者には、売電量量（売上げ）が大きく変変わることにななる。
2)
ant Researcch 社、ローレ
レンスバークレー国研 によれば、に直流送電は交流流に比べ 7-8
8 %も効
Naviga月号
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率的だとという。サクラインターネ
ネット 3）ではは、昨年、直直流給電データ
タセンターをを実現し、従従来の効率が 70--80 %であったものが、1 回の変換でですみ効率が 90 %以上になり、年間数数千万円が浮浮くとのこと。デデータセンターでは、通常
常、サーバにに至るまでにに交流→直流→→交流変換をを 3 回も行っっておりロスが大大きかったがが、これが 1 回で済みロス
回スが大きく減
減る。
同社に
によれば、
「ここ数年のスマ
マートフォンンなどの急速
速な普及によるデータ量のの爆発的増大大やシス
テムのククラウド化、また、東日本
本大震災後のの災害対策強強化によって、、データセン
ンターの需要要増は激しい。そその消費電力
力も増え続け、、年平均で 5
5.9 %増加しし、2016 年ままでに 125 億 kWh（一般
般家庭換
算で、約
約 35 万軒分））になると予予測される」とのこと。
また、海外では、大大規模送電分
分野でも直流流化が盛んである 5）,6)。ス
スイス ABB は
は、中国の向
向家ダム
海までの 1980 km（九州から北海道間間距離）の送送電を直流送送電で実現した
た。効率は 93
9 %と
から上海
高い上に
に、最大 7200 MW もの電
電力を送電でできる。またた、同社は北海
海 130 km 沖沖合にある洋洋上風力発電所（400 MW）とドイツ国内
内も直流送電電で結んだ実績
績がある。
Source:月
超電導電力機機器技術の展開開2013 年 11 月号特集：超1. 本誌 2
「石
石狩プロジェクトの現状」
2. http://business.nikkkeibp.co.jp/aarticle/interviiew/2014021
12/259653/““沖縄の直流流送配電網が途
途上国を救うう”
3. http://wwww.sakuraa.ad.jp/press//2013/0321__hvdc/“さくらイ
インターネッ
ットと NTT データ先端技
デ技術、世界初、直流給電デ
データセンタターを実現”
4. http://wwww.itmedia
a.co.jp/smarttjapan/article
es/1203/08/news104.htm
ml““電力を食いい過ぎるサーバ
バ、NTT デーータが直流ととクラウドで解決”
5. http://sscw.nikkeibpp.co.jp/article
e/scw/201310
023/370304//“ス
スイスの ABB、高電圧のの直流送電技技術を出展”
6. http://wwww.itmedia
a.co.jp/smarttjapan/article
es/1307/02/news079.htm
ml““交流から直直流へ変えるとと 8 %も効率率が上がる、2025 年にはは 2.3 GW が直
直流に”

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Tel: 044-850-1612「第 61
1 回応用物理
理学会」報
報告
公益財団
団法人 国際超超電導産業技技術研究センター
超電導工
工学研究所 線材・パワー
ー応用研究部
部
主管研究
究員 町 敬人人
年第 61 回応
応用物理学春季
季学術講演会会が青山学院
院大学相模原キャンパスににて 3 月 17 日から2014 年4 日間のの日程で開催催され、超電導
導に関する講講演は 17〜1
19 日に行われれた。シンポポジウムまでで含めると、超電電導に関する講演件数は 160 件にのぼぼった。
「評価
価る（はかるる）—超伝導材
材料の評価技技術 基
礎から応応用まで—」と題されたシシンポジウム
ムでは、東大大前田京剛氏
氏の総括的な
な講演から始始まり、
ARPES、、中性子散乱乱、STM、電電子顕微鏡、ハイブリッド顕微鏡とミミクロからママクロに至る
る様々な技術によより評価したた結果が紹介さされた。接合合、回路作製
製プロセスおよびデジタル
ル応用のセッッション（13 件））では、SFQ
Q 回路作製ややその応用、金属間化合
合物超電導体のの接合などのの講演があっった。基礎物性（（35 件）では、REBCO や MgB2 バルク作製、そのの他の銅系、非銅系超電導
非導体の合成とと物性、Pnictide 系超電導体体の合成と物性性についてのの講演があっった。薄膜、厚厚膜、テープ
プ作製プロセセスおよ
成長（26 件）では、2 日目に主に RE
EBCO の成膜
膜やナノロッド形成、微細細構造その他
他の関連
び結晶成
講演が、3 日目に Fe
e-As 系の成膜
膜方法や成長長機構と MgB2 作製法やそその他の銅系
系酸化物薄膜膜に関すがあった。臨臨界電流、超伝伝導パワー応応用（12 件）では、REB
BCO、Bi22223、Fe-As 系テープ
系
る講演が
線材、M
MgB2 など幅広
広い材料におおける臨界電電流特性とその向上方法にについての講講演があったた。アナ
ログ応用
用および関連連技術（26 件）では、光子
件
子検出やアン
ンテナ、SSPPD や STJ、 SQUID 素子
子を用い
た様々な
な検出技術にについての講演演があった。ポスター講
講演は 42 件でであった。
つかトピックスを挙げるとと、九工大のの松本らはナナノロッド周辺
辺のひずみにについてスー
ーパーコ
いくつ
ンピュー
ータを用いててシミュレーシ
ションを行いい、成膜温度度などに起因すする界面の転転位やひずみみを再現できる可可能性が出ててきたと報告しした。名古屋
屋大の一野ら
らは、バルクででは報告の多多い Cu サイイトへの
3d 金属のの置換を行っ
った結果、Hc2の増加がみみられ、これ
れは平均自由行
行程が短くな
なった可能性
性がある
c
と報告し
した。
京大の
の中および内内間ら（土井研研）は、線材
材基板として使使用する配向向鉄へのバッッファ層として YSZ
よりも価
価格の安い CSY(CaC
安定化
化 ZrO2)を試試したところ CSZ＋CeO2 上に YBCOO を 2 軸配向
向することに成功
功したことをを報告した。島島根大の山田田らは、溶融融 KOH を用いいた手法で、低温、高 PO2 での124 生成成を行っており、この手法
法から求めたた状態相図ははこれまで報告
告のあった 1123-247-124
4-211 の温度—圧力力相図とよく
く一致していいることを報告
告した。東工工大の佐藤らら（細野研）は、(Fe,Co))2As2 の成膜方法
法について、成長速度
成3 Å/sÅ および基基板温度 105
50 °C が最適適条件であり、、ターゲットト基板距
離を変化化させて臨界
界電流密度の高高い膜を得らられたと報告告した。自己磁
磁場で Jc=7. 1 MA/cm2 であり、
で2
9 T 中ににおいても Jc>1 MA/cm の膜が得られのれ、角度依存存性で a,b 方向
向と c 方向のの差が少ないい等方的な膜が得得られたといいうことであっった。構造分分析を行ったた結果、膜中のの欠陥は膜のの中間付近かから c 軸方向に発発生していることが分かっった。物材機
機構の熊倉ら
らは、SiC 点かかした MgB22 線材で Mg 内部拡散法の方方が高い Jc が得られるのがは充填率が高高いからでああり、またそのの場合に B 粉
粉末としてト
トルコ製のアモル
ルファス粉末
末（粒径数 1000 nm）を用いるのがよい
いと報告したた。農工大の内藤らは、H
HPCVD
という M
MgB2 特有の成成膜方法におおいて、ジボ
ボラン(B2H6)よよりも安定ななデカボロン
ン(B10H14)を用
用いる方
2
法を模索
索し、最高でで 20 K、20 MA/cm
Mの Jc が得られてていたが、デカ
カボロンの原原料によってて特性が大きく変変わるので、デカボロンのの蒸留をする
るべきである
ると報告した。
。
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【隔月連
連載記事】
超電導セ
センサ（そ
その 2）- 高温超電導
高SQUID 磁気
気センサと
とその応用
公益財団
団法人 国際超超電導産業技技術研究センター
超電導工
工学研究所
所長 田
田辺圭一
めに
1. はじめ
本特集
集の第 1 回目では、超高感感度を最大のの特長とする種々の超電導
導電磁波センンサと SQUID
D（超電導量子干干渉素子）をを中心とする超超電導磁気セセンサについいて、まず総論
論として、そその原理と特特徴、応用分野ななどをまとめ
めた。第 2 回目では、液体体窒素による
る簡易な冷却でで使用できる
る銅酸化物高高温超電導薄膜をを用いた高温温超電導 SQUUID 磁気セン
ンサの構成と主主な応用につ
ついて紹介すする。
超電導 SQUIID 磁気センサ
サの構成
2. 高温超2.1. 基基本構成
第1回
回目でも説明明したように、、SQUID 磁気気センサの基
基本要素は、ジョセフソン
ン接合（ヒス
ステリシ
スをもたたない弱結合合型の接合）を
を 2 個含む超超電導閉ルーープ（直流 SQQUID の場合合）であり、数
数 10 ミクロン程
程度の大きさと数 10 pH から 100 pH
H 程度のインンダクタンス（LSQ）をも つ。SQUID 磁気セ
ンサではは、ほとんどどの場合、測定
定対象に応じじたサイズやや形状の磁場検
検出コイルを
をこの基本要要素に結合させてて用いる。高温
温超電導薄膜膜 1 層からな
なる高温超電電導 SQUID 磁気センサで
磁では、図 1(a) に示す
ように、検出コイル
ルは SQUID ループに直接ル接結合されてている。この場
場合、検出コ
コイルでの外外部磁束に対し閉ルー
ープに伝達さされる磁束s は、s = BpAp (LSQ/Lp) となる。そその伝達効率、Aeff =密度 Bp に
s/Bp = Ap (LSQ/Lp) は面積の単位位をもち、有有効面積と呼呼ばれる。ここ
こで、Lp、App はそれぞれれ検出コ
インダクタン
ンスと面積であある。1 cm 程
程度のサイズ
ズの超電導薄膜膜からなる検検出コイルの
のインダ
イルのイ
クタンス
スは 10 nH 程度と大きい程ので、伝達効効率は悪く、有効面積は検検出コイル面
面積の 1/100 程度以下となるる。

図 1. (a)直接結合型
型、(b)磁気結結合型のセンサ
サ配置月号
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一方、ほとんどの低温超電導 SQUID
S
磁気気センサでは、、図 1(b) に示
示すように、検出コイル
ルはイン
ンス Li の入力
力コイルを介して SQUID
D ループに磁磁気的に結合されている。 入力コイル
ルの巻数
ダクタン
を多くし
して、Lp ≅ Li とすることで伝達効率はは最大になりり、その場合合、Aeff ≅ Ap (LSQ/Lp)1/2 と、約と1桁の改善善が得られる。SQUID 磁気センサの磁磁
磁場雑音（小小さければ磁磁場感度が高高いことを意味味する）
は、接合
合の特性やインダクタンススの設計で決決まる SQUID 自体の磁束束雑音を有効
効面積で割っったものであるのので、有効面面積の拡大は重重要である。このようななトランス構造
造は、例えばば、マルチタ
ターンの
超電導薄
薄膜入力コイルを絶縁層をを介して SQQUID ループ
プに積層することで作られれる。高温超超電導薄膜を積層層する技術はは難しいが、後後で示すよううに、ISTEC ではこのような積層構造造をもつ高温温超電導
SQUID をを開発していいる。
SQUID
D 磁気センサ
サは、磁化率測定装置など
ど比較的強いい磁場中で使使用する場合は
は、検出コイ
イルのみを磁場中中に置き、SQQUID 自体はは磁気シールド中に配置すする“分離型型”の構成が採採用される。低温超電導の場
場合は、Nb-T
Ti の超電導線
線と超電導ス
スイッチを用用いこの構成がが実現できる
るが、高温超超電導では超電導
導接続の技術術が確立されてていないためめ、接続部ののみあるいは検検出コイルを
を常電導線ととした構
成になららざるを得なない。この場合
合には、常電電導抵抗 Rp の存在のため
め直流と低周周波では感度
度が大き
く低下す
するが、fcutoff = Rp/2(Lp + Li) で表さされる遮断周周波数（典型
型的な値としてては 100 Hz 前後）より上のの周波数では
は一定の高い感感度が得られれる。
膜積層型高温温超電導 SQU
UID
2.2. 薄膜
高温超超電導 SQUID のほとんどは、超電導
導薄膜 1 層ののみを用いたた直接結合型の SQUID でであり、ジョョセフソン接接合としては、、バイクリス
スタ
ル接合やや段差型接合合といった粒界
界接合が利用用されているる。図 2 には、ISTEC で開開発された薄薄膜
積層型のの高温超電導導 SQUID の断断面構造を模模式
的に示すす。90 K 以上
上の Tc をもつ
つ SmBCO ななど
RE 系のの高温超電導薄薄膜 2 層と複複数の絶縁層
層から構成さされ、下層のの超電導膜の斜斜面上に形成成されるラン
ンプエッジ型
型のジョセフソソン接合を採採用
図 2.
2 ISTEC で開開発した高温超超電導 SQUID 用のしているる。接合の絶絶縁体バリアととしては、超超電酸化物薄膜積層
酸
層構造
導相から
ら組成のずれれた極薄膜をままず堆積したた後、続けて上上部超電導薄薄膜を堆積するることによりり生じる界面
面付近の原子拡
拡散と再結晶晶化を利用ししている。
1)
この接
接合は、接合合界面が上部超超電導薄膜でで覆われていいるため、粒界
界接合に比べべ磁場印加ででの磁束トラッププが生じにくいという特長長がある。上上部超電導薄薄膜は、接合だだけでなく入入力コイル等等のセンサ要素のの作製にも同同時に使われるる。
図 3(aa) には、薄膜膜積層技術をを用いて 15 m
mm 角の Mg
gO 基板上に作作製された磁磁気センサのの写真を示す。拡
拡大写真のように、幅 2 μm、20μ
ターーンの入力コイ
イルが SQUID ループ（2200 μm 角）に積層されたこ
このセンサはは、1 kHz 程度
度以上の白色雑
雑音領域で 10 fT/Hz1/2 という市販のとの低温超電導 SQUIDに迫る低低い磁場雑音音（高い磁場感感度）を示すす。一方、磁磁気シールドななしの地磁気気中でセンサ
サを用いる場合、冷却時に SQUID
S
ループ
プに磁束がト
トラップされれ、低周波でのの磁場雑音がが増大する。これをめ、SQUID ループの線幅
ル
幅を 5 μm 程度
度と細くし、入力コイルをその周りにに巻き付けた
たセンサ
防ぐため
2)
も開発さ
されている。 図 3(b) には、磁場のにの勾配（空間間変化）を検出
出する差分型型センサ（グ
グラジオ
メータ、上の検出コイル 1 つを用用いたセンサ
サはマグネトトメータと呼ばれる）の代
代表例を示すす。2 つ検出コイルをを”8 の字”型にに配置し、2 つ
つの検出コイルに鎖交する磁束の差分分に比例したた電流がの磁場検月号
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中心付近
近にある SQUID ループにに流れ込むよようになってている。地磁気気など外来磁磁場の変動分分が自動的にキャ
ャンセルされれるので、磁気気シールドを使使用しない非
非破壊検査等
等への応用にに適している。
。
図 3(c)には、”分分離型”の構構成のためにに開発されたセ
センサを示すす。SQUID チップ自体もチ
も外来雑音のの影響を抑制するるため差分型型になっており、別基板上上に作製したたやはり差分型型の 59 ターーンの入力コ
コイルチ
ップを貼
貼り合わせてて用いる。入力
力コイルチッップには、常常電導線で作っった検出コイイルからの配配線をハンダ接続続して用いる形になっていいる。

図 3. ISTEC で開発した各種で種の高温超電電導 SQUID 磁気センサ
磁

電導 SQUID 磁気センサででは、冷却時時に接合近くの薄膜にトラップされたた磁束により低周波
高温超電雑音が増増大する現象象が多く見られれるため、ヒータ等でセンンサ近傍の温温度を一旦 T c 以上に上げげて再冷却する”トラップ抜きき”が行われるる。不均一な
な温度勾配がつかないように冷却する
ると、上記ググラジオ
では数 Hz 程度の低周波ままで 3-10 μ0/Hz1/2 といいう低い磁束雑雑音が得られれることがわ
わかって
メータで
いる。こ
これは、4.2 K 動作の Nb 系低温超電導
導 SQUID の約の 5 倍程度でで、動作温度
度の違いでほ
ほぼ説明
できる値
値である。
超電導 SQUIID 磁気センサ
サの応用例
3. 高温超これままでに、高温温超電導 SQUUID 磁気セン
ンサを応用しした様々な装置置が開発されれ、一部実用用化されている。ここでは、磁場印加なし
しに自然に発発生する磁場
場変化を計測すするケースとと、磁場を印印加するより誘起されれる微弱な磁場場変化を計測測するケーススに分けて、そその代表例をを幾つか紹介
介する。
ことによ
前者の代
代表例としてては、心臓や脳脳の活動によよって発生すする微弱な磁場
場変化を測定定する生体磁磁気計測
3)がまず挙挙げられる。脳磁計測の報報告も最近ああるが、 高温超電導
高SQUID 磁気セセンサの感度
度は脳磁
計測にははぎりぎりののレベルであるる。より発生生磁場の大ききい心磁に関しては、実用用化には至ららなかったが、551 チ ャ ン ネ ル の 高 温 超 電 導 SQQUID 磁 気 セ ン サ を 用 い た 液 体 窒 素 冷 却 の MCG（Magneeto-cardiograam）計測シスステムが以前
前試作されてている。4) 生体
体磁気計測シシステムにはは現状では地磁気気を遮蔽する磁気シールドルームが必必要であり、コスト低減のの足かせにな
なっている。一方、
高温超電
電導 SQUID 磁気センサは磁は地磁気変化
化の精密測定ににも用いるこことができるる。図 4(a) には、地に震の原因因となる断層
層破壊に伴う微
微弱な地磁気気変化を測定定するために、、福島県いわ
わき市に設置
置された
計測シス
ステムの写真真を示す。3 個の個 SQUID 磁
磁気センサでで地磁気の x,yy,z 成分の時
時間変化を 1 pT
p の感
度で連続
続測定（サン
ンプリング時間間間隔は 0.0
02 s）していいる。図 4(b)) には、昨年
年 9 月に起こ
こった計
測システ
テムから距離離 15 km の地地点を震源とす
する M5.8 の地震前後の観の観測データのの例を示すがが、地震波が到達
達する 3 秒前
前に 50 pT 程度
度の大きな地地磁気変化がが現れている。
。このようなな地磁気変化
化を計測
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することとで、地震の P 波を利用した現用シス
ステムより早早い地震緊急速速報を出すシシステムが構構築できるのでははないかと期期待されているる。5)

図 4. (a)高高温超電導 SQUID
S
磁気セ
センサを用いたた地磁気計測測システム、(bb)いわき地方方で起きた地震
震前後の
SQUID 及及び地震計デデータ（ISTEC
C、首都大学東東京、東北大大学、テラテク
クニカ、福島島高専との共同
同研究）

代表例としてては、渦電流（誘導電流）を利用した
た非破壊検査やや金属資源探探査が挙げらられる。
後者の代
図 5(a) には、過渡電電磁応答（Trransient Elecctro-Magnetic: TEM）法にによる金属資資源探査の原原理を示
表に 100-200 m 角に敷設したコイルににパルス電流流を流すと、電流が Off にになると同時
時に誘導
す。地表
電流が地
地下に誘起され地中深く伝伝わっていくく。
この誘導電電流の減衰はは地下の比抵抵抗に依存するるため、コイルのの中心に置いいた高温超電導
導 SQUID 磁
磁気センサで
で誘導電流の作作り出す磁場
場の時間変化
化を計測
すること
とで、
低比抵抗
抗の金属鉱床床の存在やその深度を検知知することがができる。
図 55(b) には JO
OGMEC
の委託で
で開発されたた実用機の写真真を示す。左左が、SQUID センサ冷却用用の液体窒素素容器と接続続ケーブ
6)ル、右がが受信機であある。この実用用機は約 10000 m の深さの探査が可能
能で、 海外外での探査に
に使用さ
れている
る。

図 5. (aa) TEM 法によよる金属資源探
探査の原理、(b) 高温超電
電導 SQUID を用いた金属を属資源探査装置
置実用機（JOGMEC
C 委託により ISTEC、三井
井金属資源開開発が開発）

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金属部
部材に交流磁磁場を印加し、、部材中に誘
誘起される渦渦電流分布の欠欠陥周りでのの異常を微弱弱な磁場変化としして検出する渦流探傷（EEddy Curren
nt Testing: ECCT）法は、汎汎用的な非破破壊検査法のの一つであり、主主として常電電導コイルが磁磁気センサととして用いてている。常電導
導コイルは高高周波でのみみ高い感度をもつ
つのに対し、SQUID
S
は渦電
電流が金属部
部材の深部ににまで到達でききる低周波ででも高い感度度を有す
るため、磁気センサととして用いたた場合、配管裏
裏面のき裂ななどの深部欠欠陥の検出が期期待できる。一方、実用金属部材
材は磁性材料でで、大きな表表面磁化をももっている。このような部部材に SQUIID を直
多くの実
接近づけ
けると動作不不能になるが、、前節で述べべたような常常電導検出コイルを用いたた”分離型”のの構成を取ることとで磁化した
た材料の検査がが可能になる
る。7)
その他
他、磁場印加加により誘起さされる微弱なな磁場変化をを計測する高温
温超電導 SQQUID 磁気セセンサの応用とししては、簡易易型の磁化率計
計測装置、8)) 磁気微粒子
子マーカを利用
用した免疫検検査装置 9)やガン検や10)査装置、超低磁場 NM
MR 検査装置
置などの開開発が進めらられている。また、一部実実用化されてている食11)
金属異物検査査装置や上
上記の免疫検検査装置ではは、永久磁石をを用い金属異異物や磁気微
微粒子を
品中の金
磁化する
る方法が用いいられている。
。
献：
参考文献
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辺圭一, “ジョセセフソン接合合作製技術のの進展”, 電子情情報通信学会
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【連載記
記事】
やさしい
い電力系統
統のはなし（第 3 回）
団法人 国際超超電導産業技技術研究センター
公益財団
常務理事
事 渡辺 勉
今回からは電電力系統を形作作っている設設備の解説ををしていきます
す。
さて、今
最初に電
電力系統設備
備を理解する上上で重要な電電力系統の特特徴を解説し、、イメージををある程度描描いていただいた
た上でそれぞぞれの設備の特特徴に入ってていきたいと思います。
力系統の周波数数が同じであある」のイメメージ
5.「電力○まず、水泳競技のの「シンクロ」」を思い浮かかべては主に交流電気気の電力で形
形成されていいます。交流系
系統でつなががっている場
場合、そ
さて、電力系統はの周波数は同同じです。例え
えば、西日本
本では静岡でもも鹿児島でもも発電機は同同じ周波数（660 Hz）の中でので発電ししています。東日本では、、青森と沼津津の発電機はは 50 Hz で同じです。このの同じ周波数数で発電している
ることを工学
学的には「 同期運転」（Synchrono
ous Opera
ation）していいるといい ます。
Synchroonous の動詞詞形は Sync
chronize な のですが、 水泳競技ににあるシンククロ（Synchronizedswimminng）の Synchhronize と同同じ意味です。
。シンクロででは音楽に合合わせて（特にに団体戦ではは）皆が一致したた動きで演技
技をしますが、、同期運転ででは、同じ周周波数に合わせ
せて発電機がが一致した動動きをしている、との基本イメージを持っっていただいいて結構ですす。
ロの場合、猛猛練習を重ねてて一致した動動きができるる訳ですけれど、発電機もも猛訓練が必
必要なの
シンクロ
でしょう
うか？
高校野球のスクラム応援をを思い浮かべべる○次に高高校野
野球の応援で
では、応援歌にに合わせて（Synchronize して）肩をを組んで応援
援します。
（ス
スクラム
を組んで
での応援）肩肩を組むことでで、少し不自自由な感じにになりますが、、一方、各人人の動きが少少しぐらいずれてても全体としして統一した動
動きとなりまます。
発電機
機も一旦肩をを組み合うと（同じ周波数数で同期運転に加わると）、後は相互のの発電機が影影響を及ぼし合い
い、一致したた動きが実現しします。このの様な影響をを及ぼし合う力
力は同期化力力と呼ばれ、交流系
統独特のの特徴を生みみ出します。同
同期化力がああるため、発発電機はシンク
クロのようなな猛練習の必必要はありませんん。ところでで、例えば、ス
スクラムの真真ん中に「おお相撲さん」のの様な力の強強いメンバー
ーいて勝
手な動き
きをすると、スクラムがでできなくなる
るでしょう。同様に、同期期化力もある
る程度以上のの「無理がかかるる」状況が生生じると、限界界に達して一一致した動ききができなくななります。一一致した動ききができなくなる
ると発電機同同士で周波数がが維持できな
なくなり（同期運転できなない）、結局、、発電した電電気が送れなくななり停電にな
なってしまいまます。
ここでで言う「無理理がかかる」状
状況にはいろろいろな場合
合がありますのので、別の項項で解説してていきます。ここ
こではまず、発電機が「ススクラム」をを組んでいるるイメージを覚覚えてくだささい。
「同期水泳」との言い方方が広まっていれば良かっったのですがが？
（余談）
ンクロ」が注
注目され始めた
た頃、密かにに、いずれ日本語訳がされれて「同期水水泳」との言
言葉が広
「シン
まれば良
良いけれど、と密かに期待待しました。と言うのもも、電力系統のの専門家が使使う「同期」のイメ
ージがな
なかなか理解解されないからです。ただだ、日本ではは、「同期」とと言えば、入入社や入学が「一致」
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するだけけで、後はば
ばらばらに行動
動するイメーージがありまます。例えば同
同期会などにに使われていいて、シンクロががイメージすする同期とは違違い過ぎますすから、日本本語訳としてはは使いづらかかったのでははと推測します。
（ちなみに英
英語では、同期
期会の「同期
期」は「samee」や「contemporary」をを使い、Synchronize
う概念です）「同期」のイメ
メージが広ままる絶好の機機会が失われた
たのは実に残残念なのです
すがやむ
とは違う
を得ない
い？
いずれ
れにしても同
同期を維持するる（発電機間間のスクラムムを崩さない））ことが電力
力系統では非非常に重要な考慮
慮事項です。電力系統技術
術者は、常ににこれを意識識しながら電力
力系統の設備
備づくりや設
設備運用
を行いま
ます。
なお、交流系統同同士を直流系統
統でつなぐとと同じ周波数数であっても同
同期化力が生生じません。つまりみ合わない状状態で電気をややり取りする
ることになります。この場場合でも、交交流系統同士
士は直流
肩を組み
設備を通
通じて影響をを及ぼし合いまますが、交流流系統同士ををつなげる（肩肩を組み合うう）のに比べべると、ドライなな関係になります。
（これ
れも別項であらためて解説説します。
）
系統の基本構構成と特徴
6. 電力系
電力系
系統の基本構
構成は図-11 のとおりですのす。発電設備
備、流通設備、、需要で構成成されます。バッテ
リーも電電気を供給すする時は発電設
設備、電気をを貯める時は需要と考えれれば良いでししょう。さて、図-12の様に 2 つの電力系系統が並んでいいるとしますす。日本でもも第二次世界大大戦以前はここの様に電力力系統がお互い無無関係に並列列していることとが多くありりました。

図 122 電力系統の初初期（ばらばららに送り合っている）（数字：電力力）

図 11 電力系
系統の基本構構成

系統の不思議議 1: 連系の魔魔術○電力系
図-12 の 2 つの系統
統を繋ぎまししょう。
（図
力用語ではこのことを「連連系する（系-13）電力
統を連ね
ねる）
」と言い
います。 なおお、連「係」と違う字字を使うこととにご注意くください。
さて、図-12 と図-13 を比べると電
電気の流れ
います。
方が違い
で判るとおり、、左側を地域域 X と右側
図-13 でを地域 Y とするとそ
その間を結ぶ流
流通設備に
図 13
1 電力系統のの進展（電力力系統の連系化
化）
電気が流流れません。これは、前回
回で述べた
電気の混
混ざり合う性
性質（プール的的な特徴）で
で図-12 の左左向きと右向ききの電気が混混ざり合いゼゼロとなるためでです。ところで、この場合合、X と Y のの間の流通設設備は流れがゼゼロですから
ら、技術的にには「必要ない」と言えますす。A 発電と A 需要、B 発
発電と B 需要要は電気のやりとりをしてているのです
すが、やする者同士がが繋がっていな
ないのに電気気取引ができきることになります。不思思議と言えば
ば不思議
りとりす
です。
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Tel: 044-850-1612（余談）イギリスと日本で電力取取引を！？
リスの電力取取引所を訪問しした時、先方方の担当者かから、日本とイ
イギリスとのの電力取引市
市場を検
イギリ
討しない
いかとの誘いいがありましたた。図-13 の X 地域をイギリス、Y 地域を日本と
地
すれば、
「取
取引の結
果、双方
方に流れる電電力が最終的にに丁度ゼロにになること」をルールとして電力取引引を行えば、取引の結果 X 地地域と Y 地域
域の電気の流流れはゼロとななるので繋ががっていなくても取引は可可能になりまます。つまり、ここのルールにに基づく取引をを行えば、イ
イギリスと日本は電気的にに繋がっていいなくても、両国間での電力力取引市場がが作れます。正正直、何とななく抵抗感ははあるのですがが、物を取引引する場合ににルールを設定しし、そのルー
ールを守って皆皆が参加すれれば取引でききるのです。後後は、その様様な取引を望望む人がどれだけけいるかの問問題です。
（今ののところ実現現したとは聞
聞いていません
んからニーズ
ズが少ないののでしょう。
）
系統の不思議議 2：お隣さんんが重要○電力系
図-13 に戻ります。ここで、A
A 発電設備がが、安い電気気を送るため品
品質の悪い、 例えば電圧圧が一定電気を発電すするとします。
。この場合、安く買えるのは A 需要家家です。とこ
ころで、電圧
圧が一定
しない電
しないと
と工場の生産産等に影響を与与える等の問問題を生じる
ることがありまます。図-133 で見ると、この影響を受けけそうなのはは、A 発電設備
備に近い B 需
需要家と考ええて良いでしょう。ところ
ろで、B 発電電設備は若干値段
段が高いですすが良い電気をを作り電圧もも一定していいるとします。
。B 需要家ははそのためのの高い料金を負担担しますが、
電
電圧一定の恩
恩恵を受けるのは安い A 発電設備の電発電気を買って いる A 需要家
家です。
少し頭が
が痛くなっててくるかも知れれませんが、電力系統ででは、誰から電電気を買ってているかでははなく自分に近いいところで電電気を売っていいる人の影響響を受けるののです。すなわ
わち「お隣ささんが重要」となる訳です。
ことから電力
力系統での電力力取引に関わわる特殊な特特徴が出てきまます。すなわ
わち、
「電力品
品質」で
このこ
競うのが
が難しいのでです。なぜなら「安い電気
気を買うのだ
だから品質は下下がっても良良い」と言うような「発電設設備と需要家家（買う人）のの 1 対 1 の取取引関係」がができないのでです。これもも電力のプー
ール的な
性質のた
ためです。
者の発電品質がが悪そうで買買うのが不安
安だ！！
（余談）新規事業者自由化が始まった頃、このの様な話が一
一部で聞かれれました。電力
力系統のプーール的な特徴
徴を考え
電力自
ないデマ
マと考えて良良いです。ただだ、次のこととが言えますす。
質の悪
悪い電気で安
安く販売して利利益を上げる
る発電機が出出てくると他のの発電機も 「競争上」質
質を下げ
る懸念が
がある。一部
部の発電機が下下げただけな
なら影響も小小さいが、多数
数の発電機がが質の悪い電電気を発電し出す
すと電力系統
統全体の質が低低下し「需要要家も発電機機も含め全員」」が迷惑するる状況となっってしまいます。
様な事態を避避けるためには
は、発電機がが一定の技術
術的な資格を満満たすことがが重要になっ
ってきま
この様
す。この
の資格は「連連系要件」と呼呼ばれますがが、当然、従従来の電力会社社（一般電気気事業者）もも守る必要がありります。また
た、要件を決めめるときには
は、できるだ
だけ競争を促しつつ電気のの質の悪化をを避ける
資格条件
件を発電技術
術の発展などもも反映しなががら、設定・見見直ししていいく必要がある
るでしょう。更に、電力系統
統に参加した
た後も要件を引引き続き守っっているかチチェックが必要要です。諸外外国でもこのの様な発電設備のの品質を持続
続するのにいろ
ろいろ苦労ししている様でです。
ザに集団感染染！？―カリフォルニアのの教訓（余談）発電機がインフルエンザ
設備の品質にには、設備だけけでなく運転転する人間もも大きく影響します。
発電設
カリフォ
ォルニアで自由化が始まっった頃、競争
争を活発にすするため発電機機は全て取引
引所で取引しし、安く発電する
る発電機から運転させる仕仕組みが採用用されましたた。しばらく平
平穏に推移ししたのですがが、ある月号
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時からぽぽつぽつと発発電機が止まり始めたのでです。当時ののカリフォルニ
ニアは発電機機が不足気味味で、発電機が止止まると不足足状態が拡大しし取引価格がが上昇したののです。その上
上昇幅が大ききいため、発発電する
よりも一
一部の発電をを止めて価格のの上がる方がが儲かることが発電事業者
者に分かり止止りだしたと
と推定さ
れました
た。
（後で現地
地調査が行われれたのですがが「意図的に止止めた証拠」
は結局見つかはかりませんででした。
英語で W
Withdrawal（（日本語では撤撤退？）問題題と言われてています） 停止発電機が停がインフルエエンザ感
染の様にに増加し、終終に電力系統内
内の発電能力
力が需要を大
大幅に下回る事事態となりまました。こののため、電力系統
統運用者はややむを得ず、日本でも「33.11」で悪名が高くなった
た輪番停電を
を大規模に実実施したのです。これが今も「自由化によよる大停電」として知らられるエピソーードで、カリリフォルニア
アでは電化が実質的にに中止されましした。
（ちなみ
みに発電事業
業者は、その年、素晴らし
しい営業業績
績を上げ
力自由化
ました。
）
私は電
電力自由化をを進めるべきとと考えていまますが、進め
めるに当たってては、自由化化の仕組みとと競争参加者の質質と言う「人人間側の要素」」を常に評価
価し、必要にに応じ適宜見直直すことが、電気品質を
を維持す
るために
に重要と思わ
われます。
系統の不思議議 3：電力系統
統の信頼度は
は発電と流通通が複雑にから
らみあう
○電力系
停電の
のしにくさをを信頼度と言いいます。基本
本的に発電が需需要より少な
なくならないいほど（厳密にには「少なくなるる確率が小さい」ほど）、くわえて流通く
通設備が原因因で発電が需要要に届かないい状況が少な
ないほど（確率がが小さいほどど）信頼度が高高い、となりります。電力
力系統では、発発電と流通のの要素が複雑
雑にからみ信頼度度が決まります。
設備量の低減減・発電設
図-12 に戻ります。
。発電 A は点点検や故障等等で停止する
ることがあるででしょう。ここのために発発電設備にが考えられます。
（実際はは、この様な場
場合、需要をを減らすこととも検討
を 10 増して(A‘)20 にすることが等複雑な様相相となります、、ここでは想想定を簡単ににします）図ででは普段は発発電しないと
と仮定し
される等
ています
す。
発電 B も同様に考考えて 10 増ややして(B’)20 にします。
（図-14）

図 122 電力系統の初期期（ばらばらに送りり合っている）（（数字：電力）図 14 電力系統の信信頼度確保（連連系なし）

統構成でも発発電設備の点
点検や停止を考考えます。 発電 A と発発電 B が同時時に止まさて、図-13 の系統
はめったにな
ないと想定する
ると、発電設設備 C を 10 置けば発電
置A や発電設備
備 B の停止に
に対応で
ることは
きます。
（図-15） この様に系統統が連系されれると発電設設備を削減するることが考ええられるのでです。と態に対応する発発電設備のこことを予備力
力といいます。
。電力系統をを連系するこことで予ころで、不測の事態共有し発電設
設備を減らせる
ることになりります。 逆に言えば、同
逆同じ予備力ででより多くのの需要に備力を共月号
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信頼度をを下げることなく供給でききるのとなる
るのですが、この効果は「連系線の予予備力効果」と呼ばれます。

図 13 電力系統の進展
電（電力系
系統の連系化）図 15 電力系統
統の信頼度確保保（連系あり）

ろで、電力系
系統が連系されれても発電設設備 A、B が同時に止まがると需要の全全てに供給でできませところん。
（図--16） この様に、連系すすること（又又は連系する流通設備容量量を増やすここと）は発電電設備を増設するることと完全
全には一致しまません。

図 16 電力系統の信信頼度（連系あありで 2 電源
源 (A,B) 停止））

連系する系統同同士が遠方（例えば前述
述の英国と日本本）とするとと、信頼度のの維持方
また、例えば、連ては、発電設設備を増設する
る方が連系設設備を設置よより低コストとなります。
策として月号
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Tel: 044-850-1612（余談）連系線論議
議は本当に難しい系統を連系すするか否か、連連系する場合
合どの程度のの容量とするか
か、は連系線
線論議と呼ば
ばれ、日
電力系
本でも議
議論されていいますが、世界界的にも常にに活発に議論論されていますす。
電力系
系統の連系（（連系の要否やや強化の要否否）を検討すするには、そもそも電力系
系統の信頼性性度をどうするかかが検討のベ
ベースとして必必要になりまます。例えば
ば、前の文章でで「めったににない」と書書きまし
たが、工工学的には確確率論を用い数
数値化し、例
例えば、10 年に一度、10年
00 年に一度とと数値化しまます。しかし結局
局は、10 年にに一度も起こ
こっては困るが 100 年にに一度なら「しようがない
いと諦める」等を決める必要要が生じますす。その際、連連系に要する
るコスト次第第で、安くでききるのなら 1100 年に一度
度の状況
にも対応
応して欲しいい、となるかもも知れませんん。 ところが、この場合合、「かかるコ
コスト次第」のレベ
ルを 1000 万円とする
るか、1 億円かか等を決めな
なければなりません。更にに、新たな連
連系流通設備
備が、例
えば、国国立公園を通通過するとなれれば、その社
社会的な影響響（これもお金
金で換算でききないですがが「コスト」と考考えることがができるでしょょう）も考ええる必要がああるかも知れまません。実際際の検討ではは、更に様々な要要素を考慮すする必要が出ててきます。従従来は、電力力会社が「これ
れらの要素をを一括して検検討」して来た面
面がありますすが、電力会社
社の機能分離離が行われる
る中、今後、誰
誰が検討してても非常に難難しい課
題となるるでしょう。
れにしても、ここでは、発発電と流通設設備は信頼度度と言う、いわわば繋ぎあっった「ロープ
プ」によ
いづれ
って「強
強くかつ複雑雑に」結びついいていることとを理解いた
ただければと思思います。
系統の分類：放射状系統、、ループ系統統、くし型系
系統、メッシュ系統○電力系

図 17 電力系
系統校正パタ
ターン

状系統
・放射状
図-11 で「発電」を「ひとつのの電力系統」、「需要」も「ひとつの電電力系統」とと読み替えたた系統構射状系統と呼呼ばれます。((図-17-(1)) 放射状系統では、個々のの系統の中もも基本的に放
放射状に
成は放射
なってい
います。
なお、連系する流通通設備があっっても普段はは使用されない場合（図のの点線）、放射
射状系統と呼呼ばれまの構成は、何と言っても、「電気の流れれがシンプルル」です。日本
本の低い電圧圧の系統はこ
この構成
す。この
が主流で
です。
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・ループ
プ系統
図-17--(2)の様に、流通系統で電電気の流れにに 2 つ道がああること（数学
学的にはルーープがあるここと）構
成はルーープ（輪型）系統と呼ばれれます。一方方の流れ道ががなくても他方方で電気が流
流せる（流せせるだけの容量がが必要ですがが）などの特徴
徴がありますす。 なお、ループは「輪輪」ですが、直線の方が
が円より
距離が短
短いので（建建設コストが安
安くなりますす）、実際は「角ばる」こことが多いでです。
・くし（串 or 櫛）型
型系統
並べて繋いで行
行きましょうう。これが日本の電力系統
統の特徴と言言われる「くし型系
図-17--(1)を横に並統」の基基本構成です。
（図-17-(3))）放射状系統
統のシンプル
ルさ引き継いだ系統構成でです。勿論、実際のくし型系系統では需要
要や発電設備ののつながり方方は遥かに複複雑になりますすが基本的ににこの構成ととなります。 系
系統が比較的
的シンプルさをを維持しつつつ、「連系の基
基本的なメリリット」も備備えています。
。なお、
図中の点
点線は普段使使用されない連
連系設備（緊緊急時等に使使用）を示しまますが、このの点線部分をを直流設
備で形成
成し常時使用用する場合も、、系統の特徴徴からくし型
型系統に分類されます。
シュ型系統
・メッシ
図-17--(2)のループ
プ系統を電力系
系統間でどんんどん拡大ししていった構成
成がメッシュ
ュ（網型）系
系統と呼ばれますす。
（図-17-(44)）ループ系統
統の特徴を引引き継ぎ発展
展させた系統構成で、ドイイツの高電圧
圧系統が典型で、米国東部のの高電圧系統もも概ね同様な
な構成です。一見、クモのの巣的な構成成となります
すので、も弾力性がああり強い感じががしますが、複雑な構成成となるので（実際の系統
統は綺麗な碁
碁盤の目
いかにも
になりま
ませんし）運運用にはそれな
なりの苦労がが必要です。
構成優劣論議ががあるのですすがーーー（余談）電力系統構
日本の高電圧圧系統に慣れ親
親しんできたたので、くしし型系統に愛着
着がありますす。一方、中中国の華
私は日東地域（上海を最東東端とする揚子子江周辺地域域）の電力系
系統に関するおお手伝いをしした際もくしし型系統
形状、インドドのお手伝いををした際はメ
メッシュ系統
統、マレーシアアのお手伝いいをした際ははくし型に近い形
系統、と世界の様々なな系統に触れれるチャンス
スもありました。それぞれれ、発電所の位
位置、需要のの位置、の歴史的発展
展過程などから電力系統がが形成されててきており、「日本型が良良いからくし型
型に！」
それらの
と言うの
のは無理な気気がしました。
。一般的に、都
都市や州が均均等ちらばっている場合ははメッシュ系系統（ドイツ、米米国東部、インド）、需要要や発電所が海
海岸線（日本本、マレーシア）や大きなな川（華東）沿いに分布してている場合ははくし型の傾向向があるとのの印象があります。結局、、土地々で“慣れ親しん
んだ”電
力系統構
構成を順次発発展させていくく方が、「もち
ちはもち屋」の感覚から言っても、上上手に形成・運用ができるとと思います。日本では、時
時々、どの系
系統構成が優優れているかとの論争が行行われますがが、実り少ない気気がします。
は電力系統のの設備をマクロロ的に捉えたた解説を行いいましたが、次次回以降は、構成するそ
それぞれ
今回は
の設備の
の解説に入りたいと思いまます。 まずずは、発電設設備から始めまます。

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「研究室
室紹介」
中部大学
学・超伝導・持続可能エネ
ネルギーセン
ンター
教授 筑
筑本知子
ギースーパー
ーハイウエイ（Energy Su
uper Highwway）構想を目指して
エネルギ
導の最大の利利点は、送電ロ
ロスの少ないいことによる
る電力の長距離
離送電が可能
能なことです
す。従っ
超伝導
て、究極
極的には直流流発電を特徴ととする太陽光光発電等の再再生可能エネルルギーと組みみ合わせるこことによって、昼
昼夜等の不安安定さを地域レレベルから地
地球レベルでで解消し、人類類に等しく安安価なエネル
ルギーを提供する
ることが目的
的になります。
。これはちょょうど 20 世紀末に情報が世が光ファイババーによってて伝送されたよう
うに、安定しした電力を全世
世界に届ける
ることが可能能となるでしょう。私たち
ちはこれを「「エネル
ギー・ス
スーパーハイウェイ構想」」と呼んでいいます。
ハイウェイの大学ではこののエネルギー ・スーパーハの構築を究極極の目標としして（図 1）
、超伝導
中部大
直流送電
電を主テーマ
マとして低損失失システム開開発を行うとともに、関連連技術としててケーブルのの長尺及び大容量量化、パワーーエレクトロニ
ニクスの基礎
礎研究等に取取り組んできてています。直直流送電シス
ステムに関してはは、2005 年にに文部科学省の補助を受けけ、世界初のの 20 m 級高温
温超伝導直流流送電（CASE
ER−1）に成功しした後、さらに 200 m の装装置（CASEER-2）（図 2）を藤原洋氏（ナノオプト
トエネジー社
社社長）の寄附ににより 2010 年に建設し、、原理実証試試験に成功ししました。このの成功を受けけて、昨年度
度、経済産業省かからの委託ににより、石狩ででの「高温超超電導直流送送電システムのの実証研究」（web21,2
2013 年11 月号及及び 2014 年 3 月号）の中心メンバー
ーの一員としして、世界最長長となる 5000 m および 2 km のケーブル
ルシステムのの設計、研究開開発及び建設設をすすめてているところでです。この他
他に、サハララ・ソー
ラーブリ
リーダー計画画（http://wwww.jst.go.jp/global/kadai/hh2202_algeria.html）にもも参画して、北アフリカ（チチュニジア、アリジェリアア）との研究究交流や、ドドイツの Des
sertec 計画関関係者との交交流も含
まれていいます。こののため、センタ
ターに太陽光光発電設備をを設置し、太陽陽光発電とのの連携実験を
を行おう
としてい
います。
現在のメンババーは、教員はは山口作太郎郎センター長長を筆頭に、高高野廣久特任任教授、2014 年 4 月 1 日現
河原敏男
男教授（兼任任）、浜辺誠准准教授、渡邉裕
裕文准教授、ユーリ・イワノフ准教授
授と筆者、研研究員は5 名、事事務系の女性 3 名、学生 2 名と大所帯帯になっていいます。昨年 9 月からロシ
シアよりイワワノフさん、10 月
月に筆者が加加わったことで、山口セン
ンター長の最最近の口癖は「当センター
ーは、昨今いいわれているグロ
ローバル化、男女共同参画
画化でも先端端となった」です。
究テーマ
主な研究
・ 超伝
伝導直流送電シシステムの開開発と運転研研究・ 低熱
熱侵入真空断熱
熱配管の開発発と熱侵入測測定・ 低熱
熱侵入型電流リード（ペルルチェ電流リード）の開発
発と特性評価
価・ 送電
電大容量化に向向けた最適ケ
ケーブル構造
造の研究
・ 電力
力変換器の効率率化、パワー
ー素子加工技技術の開発など

月号
2014 年 4 月© ISTEC 2014 All rightss reserved.

2014 年 4 月 1 日発行

超電導
電導 Web21
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図 1 世界規模送送電に向けた中中部大学での超超伝導直流送送電システム研
研究開発

図 2 200 m 超電
電導直流送電実実証設備 (CAASER-2)超電導
導 Web21 トッ
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