超電導Web21＜発行者＞〒 105‑0004

財団法人

2002 年 4 月号

国際超電導産業技術研究センター

港区新橋 5‑34‑3 栄進開発ビル 6F

Tel(03)‑3431‑4002/Fax(03)‑3431‑4044「超電導応用基盤技術研究開発」プロジェクト中間評価
報告

新規性・先進性・汎用性のある成果 （主催：財団法人 国際超電導産業技や、当初想定していなかったような 術研究センター）
波及性のある技術も認められる」と 5/17
し、着実な研究開発により「全般的 第 1 回材料研究会「超高磁場 NMR にには目標水準を達成しつつあると判 用いる超電導材料」
・見学会
財団法人 国際超電導産業技術研断する」とされている。
場所：理研／横浜市大（横浜市）
究センター（理事長 荒木浩）で実「今後の研究開発の方向性等に関 （主催：低温工学協会）
施中の「超電導応用基盤技術研究開する提言」の中では、「本プロジェ 5/18‑20発」
プロジェクトに対する中間評価
クトの性格上、より実用性を求めて 第 66 回（春季）低温工学・超電導が、経済産業省の産業構造審議会産
周辺の関連技術を巻き込んだ実用化 学会
業技術分科会評価小委員会「超電導
革命に繋がる成果を期待する」と今 場所：工学院大学（東京都新宿区）
応用基盤技術研究開発評価ワ−キン
後の開発に大きな期待がかけられて （主催：低温工学協会）
ググループ」（座長：石黒 武彦 京いる。
都大学教授）において、平成 13 年
当センターとしては、超電導技術度に実施された。
が次代の産業構造の変革を担う基盤
評価対象は、同センター超電導工技術になると考えており、コストの学研究所が平成10年度以降新エネ低減、実用化への進展を目指し、
実
ルギー・産業技術総合開発機構
効的な成果を生み出していけるよう(NEDO)からの受託事業として進め
さらに努力を続けたいと考えていてきた四本柱となる(1)超電導線材
る。
要素技術、(2)超電導素子要素技術、
目 次（SRL/ISTEC 特別研究員(3)超電導バルク材要素技術並びに
堀上 徹）(4)超電導材料基礎に係わる技術研「超電導応用基盤技術研究開発」
究内容である。
評価内容は、(1)総合評価、(2)事業
プロジェクト中間評価報告
1の目的・政策的位置付け、(3)研究開超電導関連 4 ‑ 5 月の催し物案内
発目標、
計画の妥当性、(4)研究開発
1
実施者の事業体制、(5)計画と比較し「 超 電 導 W e b 2 1 」 −創刊 1 周年−
た達成度、成果の意義並びに(6)成果の実用化可能性、波及効果の６項
2目にわたり、
高い知識経験を有する
環境分野に貢献する超電導磁気
有識者による厳正な評価が行われ
分離技術
2
た。
産業用
H
T
S
超電導マグネット応
総合評価においては、
本研究開発 超 電 導 関 連 4 ‑ 5 月 の 催 し 物
用3
事業における開発目的・目標、開発
案内
体制、達成度は妥当で、「今後とも新聞ヘッドライン(2/20‑3/19)
新聞ヘッドライン(
継続すべきと評価する」
と総括され
3
4/1‑5
ている
評価内容を簡単に記すと、「事業 2 0 0 2 M R S S p r i n g M e e t i n g / 標 準 化 活 動 今 月 の ト ピ ッ ク ス
3の目的・政策的位置付け」において Materials Research Society,は、「超電導技術は公共的性格が強 Spring Meeting「超伝導物質・材料の研究状況にく、多額の設備投資・資金を必要と http://www.mrs.org./meetings/ 関する調査研究会」
4
関する調査研究会」よりよりすることから国の事業として行った spring2002/
一歩前進した長尺次世代線材
4事は妥当である。
超電導技術に対し 場所：SanFrancisco, USA
平成１４年度事業計画概要
4ては国が主導となって基礎科学研究 （主催：MRS）
第 1 0 回国際超電導産業サミット
を含む広範な研究開発を強力に推進 4 / 2
すべきであることから、事業の目的 九州・西日本支部設立総会・講演会 （ I S I S ‑ 1 0 ) 速報
5は妥当であり、
政策的位置付けも明 場所：九州大学ベンチャービジネス 【 隔 月 連 載 記 事 】 バルク超電導磁確である」とされている。また、「計 ラボラトリー（福岡市）
石の誕生（その ２）
5石の誕生（画と比較した達成度、成果の意義」 （主催：低温工学協会）
5/1
5
超電導関連製品ガイド
7については、「成果の中には、世界超電導技術動向報告会「省エネル最高水準、世界初、或いは国際水準
読者の広場
(Q&A)
7
読者の広場(Q&A)
から見て優れた成果が出ていること ギー・環境・産業応用 動き出したに加え、新たな市場創造につながる 超電導技術」
場所：都市センターホテル 3FコスモスホールⅠ（東京都千代田区）(c) ISTEC 2002 All rights reserved.

'02 年 4 月号

‑1‑

「超電導 W e b 2 1 」−創刊 1 周年−Superconductivity（財）
国際超電導産業技術研究センター（ISTEC）が発行している「超電導 Web21」は、2002 年 4 月
で創刊から満1年になります。こ
れもひとえに読者のご声援とご理解の賜物と編集局一同感謝しております。
「超電導 Web21」は、21 世紀に相応しく、迅速、広汎、双方向をモットーに、
超電導関連技術情報を簡潔、明瞭に広く内外へ発信することに努めております。
「超電導
Web21」は、ISTEC が設立以来 13
年間に亘って発行してきた季刊誌「ISTECジャーナル」に替わって刊
行されている日本語版月間電子情報誌です。また、「超電導 Web21」
は、季刊で英語版も併せて発行しております。
「超電導 Web21」は、ISTEC のウェブサイト
http://www.istec.or.jp
から日本語版と英語版へ任意にア
クセスすることが出来ます。
お蔭
さまで、2002 年 2 月末現在、日本
語版では累計5,481件、月間平均
約500件、英語版では累計778件、月間平均約100件のご利用がありました。さらに、同時に ISTEC の賛助会員など関係者には e‑mailにてPDFファイルサービスも行っておりますので、
月平均約1000人
以上の世界中の読者にご利用いた
だいていることになります。
また、「超電導 Web21」には 読者の広場 欄が常設されておりまして、読者の皆さんとの双方向の
情 報 交 換 を 通 じ て 、「 超 電 導Web21」が気軽でなじみ易い誌面になるよう心がけ、
編集関係者一
同不断の努力を続けて参る所存で
す。
（編集局）

実施機関：物質・材料研究機構、環境分野に貢献する超電導（財）いわて産業振興センター
磁気分離技術昨今、湖沼水質再生、生活排水・ （３）弱磁性微小粒子分離
原水：α ‑ ヘマタイト（Fe2O3）又工場廃液処理、環境有害物質除去、
油海水再生、稀少資源開発、有用資 は水酸化第 2 鉄水溶液
設備：冷凍機冷却型超電導マグ源リサイクルなど多くの分野で超電ネット（6T）と金網高勾配磁気分離
導磁気分離技術が有望視されてい装置る。
冷凍機冷却型超電導マグネット
前処理：α‑ヘマタイト；平均粒の普及と相俟って、大学、国公立研
径
1 μ m、水酸化第 2 鉄；MgO 中和
究所、企業などの超電導磁気分離技
3μm
術開発が活発化している。
捕獲率：α‑ ヘマタイト；約 95%
かつて磁気分離技術は、磁性物質の回収、磁性不純物の除去、低品位 （＠流速 0.8m/s、2T‑6T）
実施機関：（財）いわて産業振興
鉱物の富化などに適用されてきた。
センター、
岩手大学、
筑波大学、物
しかし、これまでの磁気分離技術で質・材料研究機構
は、（１）分離速度が遅い、（２）処理能力が小さく大量処理に不向きである、（３）分離するものやその大 （４）半導体加工工場廃液処理
原水：半導体加工工場廃液
きさに制限が大きいなどの技術的限設備：超電導マグネット、2T、室界があり、磁気分離技術は発電所やボイラの冷却水の鉄分除去、
カオリ 温：硫酸第 1 鉄と水酸ンの精製などに適用が制限されてい 前処理（担磁）化カリウムによる水酸化鉄超微粒コた。しかし、冷凍機冷却型超電導マ
グネットの普及に伴って、強磁界が ロイド
処理速度：毎分 10 リットル
簡易な装置で容易に得られるように除去率：約 12 μ mSiC 粒子ほぼなった。その結果、（１）磁気分離100%
除去
速度の飛躍的な向上、（２）100 ト
実施機関：大阪大学、京都繊維大ン／日級の大量処理が可能、（３）分
離対象物質の種類にかかわらず適用 学、TKX 株式会社
可能、
（４）2次廃棄物が少ないなど−バルク超電導磁石を利用する技
多くのメリットがつぎのように検証
術−され、実用化に向けた順調な展開をみせている。
（１）汚水の浄化
原水：下水、工場排水、カオリン−コイル超電導マグネットを利用
汚濁水
する技術−
設備：冷凍機冷却型Y系バルク超電導磁石、動作磁界
3.2T、35K（１）地熱水のヒ素の除去
前処理
（担磁）
：
マグネタイト、鉄
原水：地熱水系無機凝集剤（ポリ鉄）
及び高分子
設備：冷凍機冷却型超電導（銀シース Bi‑2223 酸化物超電導コイ ポリマーによる磁性フロック
処理速度：毎日 100 トンル）マグネット、1.7T、約 20K
除去率：汚濁粒子 90% 以上、93%
前処理（担磁）：硫酸第 1 鉄又は（カオリン汚濁水）
水酸化第 2 鉄へのヒ素吸着実施機関：株式会社日立製作所、
処理速度：毎分 10 リットル（財）
国際超電導産業技術研究セン
除去率：9 9 % 、ヒ素環境基準
ター0.01ppm 達成
実施機関：（財）いわて産業振興センター、岩手大学、筑波大学、物 （２）アオコ（植物プランクトン、溶存リン等）除去
質・材料研究機構
原水：K 市の池のアオコ水
設備：冷凍機冷却型Y系バルク超（２）環境ホルモン除去
原水：ノニルフェノール(NP)水溶 電導磁石、動作磁界 3.2T、35K
前処理（担磁）：マグネタイト、鉄液
系無機凝集剤（ポリ鉄）
及び高分子
設備：冷凍機冷却型超電導（銀ポリマーによる磁性フロック
シース Bi‑2223 酸化物超電導コイ
除去率：クロロフィルａ 94.2%、ル）マグネット、40K
浮遊粒子
96.4%、総リン 93.9%、鉄前処理（担磁）：酸化鉄微粒子に83.7%
直鎖アルキル基有機化合物を付け疎実施機関：株式会社日立製作所、
水性
九州電力株式会社
処理速度：毎時 0.6 トン
除去率：8.4ppm を 1 万分の 1 に（３）油汚泥水浄化
減少
原水：水道水と原油で合成設備：(c) ISTEC 2002 All rights reserved.

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‑2‑

冷凍機冷却型 Y 系バルク超電導磁石、3.2T、35K
前処理（担磁）：マグネタイト、鉄系無機凝集剤（ポリ鉄）及び高分子
ポリマーによる磁性フロック
除去率：有機炭素 90% 以上
実施機関：株式会社日立製作所（編集局 田中靖三）

産業用 H T S 超電導マグネッ
ト応用−シリコン単結晶引き上げ装置用高温超電導マグネットの開発−
株式会社 東芝 電力システム社
電力・産業システム技術開発センター
計測・検査技術開発部 超電導応用
技術担当
小野 通隆
2001 年 4 月、株式会社東芝、住友電気工業株式会社、
信越半導体株
式会社が共同で、世界最大の1.1MJ（メガジュール）の蓄積エネルギーを持ち、温度 20K(‑253℃）前後で運転が可能な高温超電導マグネットの開発に世界で初めて成功した。
本
マグネットの開発は経済産業省の省エネ補助金を受けて進められたもの
で、大型化の進むシリコン単結晶引き上げ装置向けに、
液体ヘリウムを用いずに極低温冷凍機による簡易な冷却システムで超電導マグネットの利用を可能にした。
本プロジェクトの成功は高温超電導体の線材化技術とその特性を生かしたマグネット設計・製造技術の確立によるものである。本マグネットシステムは、低温超電導を用いた従来のシステムに比べ省エネ性に優れ（消費電力約 1/3）、高い信頼性を有し、かつ短時間（１分：従来の約1/20）のマグネッ
ト励磁を可能にした。
今回の開発の成功は、高温超電導マグネットの産業界での幅広い応用に向け大きな前進となり、今後、医療用MRI、鉄鋼、
磁気浮上鉄道などの産業分野や超電導エネルギー貯蔵、
超電導ケーブルといった電力応用への適用などが期待できる。
参照：超電導 Web21、2001 年 6 月号、P.3「定着し始めた冷凍機冷却型超電導マグネット市場」

新聞ヘッドライン(2/20‑3/19)○MRIに新機能 脳・心臓詳しく検査 シーメンス旭が2機種 2/20
日経産業新聞○前立腺がん 早期発見に道 MRI
用コイル 神戸大とGE横河が共同
開発 2/21 日刊工業新聞○Y系高温超電導体を連続成膜 11万アンペアの電流密度達成 東芝など 銀テープ上に長尺化めど 簡単
製法で低コストに 2/21 日刊工業新聞
○酸素浮く 超電導で磁石にくっつ
く 2/21 読売新聞
○データセンターの非常用電源
SMES 採用を提唱 鹿島、高い信頼性に自信 2/22 日刊工業新聞○電線から磁石まで一貫製造・開発
神鋼が超電導専門会社 3/1日本
経済新聞○ナノテク使い 半導体用材料 日
韓研究チーム 3/1 日本経済新聞○ナノカーボン革命 中堅企業が広げる市場 リスクを恐れず果敢に
3/4 日経産業新聞○「泡の核融合」泡と消える？ 3/
5 朝日新聞（夕）、日本経済新聞（夕）、読売新聞（夕）○最高臨界電流密度 30mにわたり80万アンペア フジクラ Y系線材で達成 3/5 日刊工業新聞、日経
産業新聞、電気新聞○核融合試験装置 電子温度3億度に 原研、ITER にも応用 3/7 日
経産業新聞、日刊工業新聞○「バブル核融合」本物か 理論的には可能 再現性は未確認 「冷静な検証待つ」 3 / 1 2 読売新聞（夕）、3/18 日本経済新聞○東北大が糸状の高温超電導体応用に成功 3/14 日本工業新聞○炉心内核融合反応 中性子モニ
ター リアルタイム計測 原研
ITER計画に反映 3/19 日刊工業
新聞

標準化活動
今月のトピックス
日本工業規格 2 件が公示される

平成14年 2月 20日付け官報号外
第 29 号において、日本工業標準調査会で審議されていたつぎの超電導関連2件が日本工業規格JIS H7303
及び JIS H7304 として制定されたことを公示した。
○超電導−機械的性質の試験方法−
銅安定化ニオブ・チタン複合超電導
導体の室温引張試験 JIS H7303:
2002(c) ISTEC 2002 All rights reserved.

要旨：断面が円形又は長方形で、断面積が 0.15mm2 から 2mm2 の範囲か
つ銅対超電導体体積比が 1.0 から
8.0 の絶縁被覆が施されていない
Cu/Nb‑Ti複合超電導導体について、室温における弾性係数、銅成分の降伏による複合体の0.2%耐力及び引張強さを試験する方法を規定している。なお、破断伸び及びNb‑Ti成分の降伏による第 2 種の 0.2% 耐力の値は参考値に留められている。
○超電導−超電導体のマトリックス
比試験方法−銅安定化ニオブ・チタ
ン複合超電導導体の銅比 J I S
H7304:2002
要旨：断面が円形又は長方形、断面積が 0.1mm2 から 3mm2、Nb‑Ti フィ
ラメントの直径が2μmから200μm で銅比が 0.5 以上の Cu/Nb‑Ti 複合超電導導体について、
硝酸で銅を
溶かし、
各々の質量と比重から銅対
超電導体体積比を求める方法を規定している。
なお、これらは、国際電気会議
IEC 規格である IEC61788‑6:2000
及び IEC61788‑5:2000 にそれぞれ対応した整合国家規格である。
これらの JIS 規格がご入用の方
は、つぎにご連絡ください。IEC/
TC90割引価格にて斡旋いたします。
（財）国際超電導産業技術研究セン
ター内
IEC/TC90 事務局
Tel:03‑3459‑9872
Fax:03‑3459‑9873
E‑mail:tc90tanaka@istec.or,jp（ISTEC標準部長 田中靖三）

超電導技術動向報告会のご案内
省エネルギー・環境・産業応用動
き出した超電導技術

日時：2002 年 5 月 15 日(水)9:30 〜 16:50
場所：都市センターホテル
3F コスモスホール（東京 地下鉄麹町、永田町より徒歩）

基調講演「省エネルギー問題と超電導技術」
超電導工学研究所所長 田中昭二
「超電導技術の産業応用：その可能性と効果」
東京理科大学理工学部教授
正田英介
他

問合せ先：

http://www.istec.or.jp/
Event/open.html'02 年 4 月号

‑3‑

「超伝導物質･ 材料の研究状
況に関する調査研究会」
より一歩前進した長尺次世代線 平成１４年度事業計画概要
材（財）国際超電導産業技術研究センター（略称 ISTEC：理事長 荒木
株式会社東芝及び株式会社フジク 浩）は、平成 14 年３月７日、経団
平成 14 年 2 月 5 日、物質・材料
ラは、
2002年3月にイットリウム系 連会館において第29回通常理事会
研究機構千現キャンパスにおいて表
酸化物線材、
いわゆる次世代線材の 及び第 19 回評議員会を開催し、平
記研究会が「未踏科学技術協会・超伝導科学技術研究会」の主催により 長尺特性に関する技術成果を相次い 成 14 年度 ISTEC 事業計画案を審議(株)東芝は、
幅20mm、
長 し、次のように決定した。
行われた。独立行政法人物質・材料 で発表した。
平成 14 年度事業計画の特徴は、
さ10mのテープを製造し、液体窒素
研究機構は、平成 13 年 10 月 15 日
超電導に関する調査研究、
具体的応
温度において4.4アンペアの臨界電に超電導材料の総合的研究を行う目
的で、超伝導研究センターを設置し 流と１平方センチメートル当たり11 用を目標においた基礎的な研究開
国際交流の促進などを行うことた。その発足にあたり超電導物質・ 万アンペアの臨界電流密度を記録し 発、により、超電導研究の円滑な推進をた。
また、(株)フジクラは、
幅10mm、材料の研究状況と展望を把握するこ図るとともに、超電導関連産業の健
長さ30mのテープを製造し、液体窒とを目的として調査委員会が設置さ各般の事
れ、本研究会は、その活動の一環と 素温度において39アンペアの臨界電 全な伸展に寄与するため、業を積極的に推進する点にある。
して実施された。
午前中は調査委員 流と世界最高の１平方センチメート
なお、平成１４年度予算として会主査の鯉沼東工大教授による挨拶 ル当たり81万アンペアの臨界電流密
は、受託事業・賛助会費等を含め、度を記録した。
に続いて、物質・新材料、構造物性
これまでのイットリウム系酸化物 約５５億円を見込んでいる。
セッションにおいて、
また午後から
は線材開発・評価と薄膜及びデバイ 線材は、長さ1 センチメートルからスの二つのセッションに分かれて、 1 メートルの短尺線材において、液 1 . 普 及 ・ 啓 発 、 国 際 交 流 事 業
これら分野の最近の研究開発状況の 体窒素温度で、1 平方センチメート (1)普及・啓発
報告および議論がなされた。物質・ ル当たり100万アンペア級の臨界電 （イ）第15回国際超電導シンポジウ
新材料関連では、MgB2、CeCoIn5 等 流密度を達成していた。しかし、こ ム(ISS2002)の開催【11 月 11 〜 13
横浜市 パシフィコ横浜 会議の異方的超電導体、
パイロクロア超 れよりも長い線材を製造すると結晶 日、
センター】の並び方の乱れが大きくなり臨界電
電導体等、
最近発見された物質の物性や構造評価の研究、臨界温度 流密度などの特性が大きく低下し、 （ロ）技術動向報告会の開催【5月15100Kを越える物質の材料化に関す 実用化が危惧されていたものであっ 日、東京都 都市センターホテル】(2)超電導に関する国際交流
る報告があった。
最近話題の電界効 た。
（イ）
第11回国際超電導産業サミッ
今回、(株)東芝では、金属基板であ果誘起超電導については、その再現
銀の再結 トの開催【11 月 17 〜 19 日、東京】
性の確認が緊急課題であろうという る銀を複合強化したこと、エキシマ (3)超電導に関する情報の収集およ
空気が強かった。線材については、 晶配向度を向上したこと、
び提供
プルームの工夫並びにハロゲンラン
Y系次世代線材、Bi‑2212、Bi‑2223（イ）
超電導 Web21 の発信
プによる金属基板の間接加熱の採用
線材、さらに金属系の Nb 系線材、MgB2線材についての臨界電流特性、 によって高特性と毎時2.5メートル 超電導技術開発や実用化等に関する輸送電流特性、機械的性質、応用に の高速製造が達成できたとしている。 情報をインターネットを通し配信
ついての多くの報告がなされた。
い 担当の芳野久士氏によると設備能力 （和文１回／月および英文１回／。
ずれの線材についても、特性面にお では製造速度は毎時10メートルまで ３ヶ月）
また、(株)フジク （ロ）SRL Technical Report の発
いて向上が見られるとともに、モデ 可能であるという。
ル機器の開発も着実に進歩してい ラでは、ハステロイ金属基板上に予 行。
る。しかし、真の実用化には、一層 め形成させる中間層の結晶の並び方 （ハ）超電導に関する事業成果の提の特性改善が必要であり、組織制御 を従来よりも厳密に揃えることで、 供。
などの材料学的研究の重要性が指摘 従来の約2倍に相当する世界最高の （ニ）内外の超電導関連情報の収集された。薄膜、単結晶、デバイス関 長尺線材特性を達成出来たとしてい と提供（ISTEC 海外情報等）。
しかし、(株)フジクラの齋藤 隆
係では、コンビナトリアル・ケミス る。
部長によると、
このイットリウム系 2 . 研 究 開 発 ・ 技 術 開 発 事 業 （ 受トリ法などの新合成技術、
高温超電導接合技術からマイクロ波素子、 酸化物線材を実用材料にするために 託 研 究 ）さらなる長尺の線材を製造する (1)超電導応用基盤技術研究開発
SFQデジタル素子、ジョセフソン磁 は、ことに加え、線材の製造速度を今回 （平成 10 〜 14 年度）
束による新機能デバイス、
高温超電(2)超電導電力貯蔵システム技術開の毎時4メートルから毎時10メート
導SQUIDなど幅広い応用についての発(平成 11 〜 15 年度)
最近の研究が紹介された。超電導 ル級に上げる必要があるという。
なお、これらの成果は、経済産業 (3)フライホイール電力貯蔵用超電フィルタやSQUID応用、またSFQ素
導軸受技術研究開発（平成 12〜 16
省の超電導応用基盤技術開発プロ子の開発が強力に進められている一年度）
ジェクトの一環として、（
財）
国際超方で、固有ジョセフソン接合や d‑（荒木浩 (4)微小重力環境利用超電導材料製
波接合に関連した基礎的な研究分野 電導産業技術研究センター
も活発に研究が進展している。
今後 理事長）が、新エネルギー・産業技 造技術開発（平成 7 〜 15 年度）
は、この分野の基礎研究とともに、 術総合開発機構(NEDO)からの委託を具体的応用を念頭においた取り組み 受けてそれぞれ実施したものである。 3 . 国 際 標 準 事 業(1)IEC/TC90 国際委員会活動も求められようというまとめがあっ （編集局 田中靖三）(2)JIS 規格原案作成活動
た。
(3)超電導標準化のための技術開発（SRL/ISTEC 盛岡研究所・所長代理
支援腰塚直己）（ISTEC総務部 安住光弘）‑ 東芝 , フジクラが技術成果発表 ‑(c) ISTEC 2002 All rights reserved.

'02 年 4 月号

‑4‑

ロの超電導電流であり、電気抵抗はあくまでも磁束が運動することで発生しているという事実である。
つまり、何らかの方法で磁束の運当初、2001 年10月に計画されな動を阻止することができれば、混合
がら、2001 年 9 月の米国テロ事件 SRL/ISTEC 第 1･3 研究部長
状態においても電気抵抗ゼロの電流などにより延び延びとなっていた第 村上雅人
を流すことができる。
この働きをす
1 0 回国際超電導産業サミット
るのがピンニング効果である。
（ISIS‑10）が、去る 2002 年 3 月 14 1 . は じ め に
ここで、第2種超電導体の混合状
日から 16 日、米国ニューメキシコ
超電導磁石をつくりたいというオ
州サンタフェで開催され、日米欧か ンネスの夢は、第2種超電導体の登 態を思い出して欲しい。本来、超電ら経営トップ、技術幹部など多数が 場で現実のものになるかと思われた 導は磁場を嫌う性質を持っている。
このため、マイスナー効果と呼ばれ参加した。
が、思わぬ伏兵がいた。それは、混る超電導体が磁場を完全に排除する
今 回 の サ ミ ッ ト は 、 合状態で電流を流すと、電気抵抗が
APPLICATIONS AND MARKETS を ゼロにはならないという事実であ 現象が観察される。しかし、磁場を排除するためには余分なエネルギー
メイン・テーマとして、4つのセッ る。
が必要になる。
このエネルギーは外ションからなるパネルディスカッ
ただし、電気抵抗が発生したから部磁場が大きいほど大きくなる。
ション形式で行われ、活発な議論、 と言って、超電導状態が壊れている よって、第2種超電導体では、この意見交換が行われた。
各セッション のではない。
あくまでも磁束が運動あるのテーマ及び日本側パネリストは以 することが原因で電気抵抗が発生し エネルギーを緩和するために、限界の磁場（下部臨界磁場）以上で下の通りである。
ているのである。このため、この電超電導体内部への磁場の侵入をセッション 1：From Developer to 気抵抗を磁束流抵抗と呼んでいる。 は、許すのである。
この状態が混合状態
User: Electric Powerとは言っても、混合状態で電気抵である。
A p p l i c a t i o n s
f o r 抗がゼロにならないのでは、
オンネ
この時、超電導体内に磁場が侵入
Superconductors
スの夢である超電導磁石をつくるこした領域では超電導が破れて常電導
住友電気工業株式会社とはできない。これは、低温超電導状態となっている。しかし、本来は中原恒雄特別技術顧問
や高温超電導に関係なく、第2種超 超電導状態の方が安定な温度域であ
東京理科大学 正田英介教授
電導体に一般にあてはまる現象であるので、この部分では局所的にエネ
セ ッ シ ョ ン 2 ：C o m m e r c i a l る。
やはりオンネスの夢はかなわぬ
ルギーの高い状態となっている。
つA p p l i c a t i o n s
f o r 夢なのであろうか。
前号の最後に紹 まり、混合状態では一部の超電導のSuperconducting Electronics
介したように、これにはピンニング
犠牲を払って、
トータルの自由エネ
ISTEC/SRL 田中昭二所長
効果（pinning effect）という救
ルギーが低い状態をつくり出していセッション 3：Meeting the Needs 世主が存在したのである。
るのである。
この局所的に損していof the 21st Century High Energy
るエネルギーのことをペナルティエ
Physics Community
2 . ピンニング効果
ネルギー（penalty energy）と呼高エネルギー加速器研究機構
混合状態で電流を流すと、
量子化
んでいる。
新冨孝和教授された磁束が動いてしまい、
その結
ここで、図1のように超電導体内セッション 4：The Outlook for 果磁束流抵抗と呼ばれる電気抵抗がS u p e r c o n d u c t i n g M e d i c a l 発生する。ここで重要な点は、流れ 部に常電導の部分が存在する場合を想定してみよう。すると、量子化磁Applicationsている電流そのものは、
電気抵抗ゼ
株式会社日立製作所中央研究所
塚田啓二主任研究員

第 1 0 回国際超電導産業サ 【隔月連載記事】
ミット（ I S I S ‑ 1 0 ） 速報
バルク超電導磁石の誕生
ミット（（その 2 ）

エネルギー変化あり

エネルギー変化なし

また、
米国が次世代線材の開発加速を目的として推進している
Accelerated Coated Conductor
Initiativeの一環として研究開発
施設を重点整備したロスアラモス国立研究所の見学ツアーも組まれ、会議における種々の成果の他、米国の次世代線材にかける意気込みを肌で感じることができたことも非常に意義深いことであった。
（ISTEC国際部長 津田井昭彦）

常電導

d

超電導

磁束

πξ

2

d

2ξ

図1 ピン止め効果を示す模式図。
純粋な超電導体内部では磁束は自由に動くことができる。
これに対し、
超電導体内に常電導部が存在すると、磁束はその位置ではペナルティを払わなくて済む。
これ
がピン止め効果が生じる原因である。
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束がこの部分に居ても、もともとが常電導であるから、
ペナルティエネ
ルギーを払う必要がない。一方、この磁束を、この位置から移動させようとすると、新たに超電導を壊す必要がある。
つまりペナルティを払うことになる。このため、磁束はできるだけ、常電導部分に位置しようとする。これを、ピンで止めるというアナロジーから、ピン止め効果あるいはピンニング効果と呼んでいる。
そして、
このような常電導部分をピン止めセンター（pinning center）と呼んでいる。つまり、第２種超電導体の内部にピン止めセンターと呼ばれる常電導相が分散していれば、磁束の運動を止めることができるのである。
もちろん、ピンニング効果は、超電導体の内部にピン止めセンターがどのように分散しているかに依存する。そして、電流を流して発生する
ローレンツ力よりも、ピン止め効果（ピン止め力と呼んでいる）が強い
間は、磁束線は動かずに、電気抵抗がゼロの超電導電流を流すことができるのである。ローレンツ力はつまり、ピン止め力の大きい超電導体をいかにつくるかが、
臨界電流
密度向上、
ひいては超電導磁石を実現するための鍵となる。
そのためには、ピン止めセンターが分散した組織をいかにつくるかが最重要課題となる。事ここに及んで、オンネスの超電導磁石実現の夢は、純粋物理の世界から工学プロセスの世界へとバトンを渡すことになる。
3 . ピン止めセンターの導入のため、実用材料に供することもできず、かといって、物性研究にも役立たない中途半端な超電導材料が世の中には数多く存在することになる。
これは、
低温超電導体にも言えることであり、
数有る低温超電導体の中でピン止めセンターをうまく導入して実用レベルの臨界電流を達成できた材料が、
現在実用化されている
Nb‑Ti合金とNb3Sn化合物のたった2種類だけなのである。低温超電導体では、たまたま運が良かったから、少ないながらも2種類も見つかり、そのおかげでオンネスの夢であった、超電導マグネットを実現できることになる。そして、現在では5T以上の磁場を発生する超電導マ
グネットが医療用の磁気断層撮影装
置をはじめとして、数多くの分野で活躍している。
オンネスの夢である超電導磁石を高温超電導で実現することが可能なのであろうか。
しかし、これを実現するためには、
低温超電導でさえ大変であった
ピン止めセンターの導入を、酸化物の高温超電導で行わなければならない。実は、これを意図的に実現できたのが、Y‑Ba‑Cu‑Oバルク超電導体である。この系では

ここで、再び、高温超電導を否定する記事を載せた S c i e n c e やPhysics Today の議論を考えてみよう。以上のように、第2種超電導体の宿命として、混合状態において電気抵抗が発生するのは当たり前の話である。よって、高温超電導体の臨界電流密度が本質的に低いという結論は間違いで、
高温超電導体においてもピン止めセンターを導入すれば、高い臨界電流密度を達成できるはずである。
それでは、どうすればピン止めセンターを導入することができるのであろうか。
高温超電導体であってもＦ Ｌ＝ Ｊ × Ｂ
組織制御さえ行えば、臨界電流密度
それをのように、
電流ベクトルと磁場ベク を高くできると豪語しても、トルの外積となるが、磁場が強いほ 実際に達成できなければ話にならな
ど、また流す電流が大きいほど大き い。
実は、ピンニング効果には研究者 Y2BaCuO5 + L (3BaO + 5CuO) →くなる。よって、磁場が一定の時に流すことのできる電流の大きさは、 を悩ます問題が存在する。それは、2YBa2Cu3O7
ピン止め力（pinning force）の大 ピンニング効果は中途半端という事実である。
実用材料をつくるために という包晶反応によって、きさを Fp とすると
半溶融状
Ｆ Ｐ＝ Ｊ Ｃ× Ｂ
は、組織制御によって積極的にピン 態から超電導相である YBa 2 Cu 3 O 7
臨界電流を （Y ‑ 1 2 3 ）が生成する。L は液相で与えられることになる。
この電流 止めセンターを導入し、これが非常に難 （liquid phase）を示しており、ベクトルの大きさ Jc を臨界電流密 高める必要がある。
この化度（critical current density） しい。一方、本来の物理的性質を調 かっこ内はその組成である。
徹底的に欠陥を減ら 学組成ならば、原理的にはY‑123のと呼んでいる。当然のことながら、 べるためには、
この Jc は物質固有のパラメータで す必要がある。つまり、ピン止めセ 超電導相しか生成しない。
この時、常電導相であるY2BaCuO5
はなく、組織敏感な値（structure ンターとなる欠陥を除去しなければならない。これも非常に難しい。こ （Y‑211）濃度が高い側に、あらかじ
sensitive value）である。
め初期組成をずらすと、Y‑123超電導相の中に常電導相であるY‑211相が分散した組織をつくることができるのである。すると、写真1に示す
ように、超電導相の内部に常電導相が微細に分散した組織をつくることができる。われわれが、望んでいた組織が、この系ではうまくつくることができる。これこそ天恵であろう。
しかし、本当に使い物になる超電導体に育て上げるには、ピン止めセンターがあるというだけでは不十分である。
それを有効に作用させるよ
うに、微細に分散させる必要がある。写真でみてわかるように、Y‑
211 粒子の大きさは数 10 μ m 程度である。これでは大きすぎる。その技術開発こそが重要なのである。
組
織制御については次回紹介する。
写真1 図のマトリックスで、双晶の入った領域がY‑123超電導相（123と表記）であり、その中に分散した黒い粒子がY‑211相である。この写真のスケールは、1cm が 10 μ m に相当する。
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超電導関連製品ガイド−社名五十音順表示−
N b ‑ T i 合金複合超電導線

線、直流用高臨界電流密度素線
Tel:0427‑79‑5564
Fax:0427‑79‑5673
E‑mail：hidetoshi.kitakoga@sj.sow.melco.co.jp
担当：北古賀秀敏（プロジェクトグ
ループマネージャー）○日立電線株式会社 技術開発本部
超電導技術推進本部
変動磁界用導体、
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ビスマス系銀シース酸化物超電導
Tel:03‑5252‑3288
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Fax:03‑3201‑0508○昭和電線電纜株式会社 技術開発
担当：鎌田 圀尚センター 無機・金属材料開発室○古河電気工業株式会社
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界用導体、各種銅安定化Nb‑Ti導体 Bi‑2223 線材交通公共営業部 超電導製品営業課 Tel:042‑773‑7163
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担当：吉川、清水ギー環境技術研究所 超電導研究部
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る、サイコロの中心に銅（Cu）、角Fax:078‑992‑5650にA原子がある構造はACuO3 と書け
担当：宮崎隆好○日立電線株式会社 技術開発本部 ます。A にイットリウム(Y)とバリ
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I S S 2 0 0 2 のご案内
第 1 5 回国際超電導(ISS2002)
シンポジウム(シンポジウム
日時：2002 年 11 月 11 日（月）〜 11 月 13 日（水）場所：パシフィコ横浜会議センター（横浜市）
スケジュール：5 月 31 日 アブストラクト受付・事前参加登録、出展申込み開始
7 月 15 日 発表申込締切
9 月 30 日 事前登録締切
8 月 30 日 プログラム HP 掲載予定
問合せ先：

http://www.istec.or.jp/ISS/
ISS.html
iss@istec.or.jp

超電導 W e b 2 1 2 0 0 2 年 4 月号
2002 年 4 月発行
＜発行者＞
財団法人
国際超電導産業技術研究センター内
超電導 Web21 編集局〒 105‑0004
港区新橋5‑34‑3 栄進開発ビル6F
Tel(03)‑3431‑4002
Fax(03)‑3431‑4044

I S T E C のﾎ ｰ ﾑ ﾍ ﾟ ｰ ｼ ﾞ
http://www.istec.or.jp

超電導関連ホームページへのリンク○超電導情報研究会(スーパーコム)
http://www.appchem.t.u‑
tokyo.ac.jp/appchem/labs/kitazawa/
SUPERCOM/

この「超電導 Web21」は、競輪の補助金を受けて作成したものです。

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