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見込まれる小規模系統制御用SMESに的を絞り、電力システムにおいて現用および最近開発されている他の技術とのコスト面での競合性を踏まえ、実用化に向けた
低コスト化を目指した要素技術開発と、これと並行して高温超電導SMES実現可能性についての技術調査について実施するものである。
これまでに経済性の成立を確認でき、現在、金属系SMESの実用化に向けた最適
導体・コイル方式の設計を進めているところで、本プロジェクトにおいて、コスト低減要素技術の確立の見通しがはっき
りしつつある。
将来を展望すれば、
本プロジェクトにおける電力系統制御用SMESのコスト低減
技術開発の成果を踏まえ、交直変換器、
冷却システムなどのSMESシステム実用化に必要な周辺機器等を含めたシステム全体としての検証を目的とするパイロット機の開発を経て、
実用超電導電力機器としての技術が確立されるものと期待される。また高温 SMES の技術開発について
も、要素技術の開発を経て、実用化に向けた開発がさらに進むと期待される。
なお、本プロジェクトは、（財）国際超電導産業技術研究センター(ISTEC)が、新エネルギー･ 産業技術総合開発機構(NEDO)より委託を受け、平成 11 年度より平成15年度までの計画で実施しているものである。
（ISTEC 常務理事 辰田 昌功）「超電導電力貯蔵システ
ム技術開発」
プロジェクトの概要
超電導電力貯蔵装置（S M E S :Superconducting Magnetic Energy
Storage）は、超電導の電気抵抗がないことを利用して、超電導コイルに電流を流し続けることで電気エネルギーを磁気エネルギーとして貯蔵し、そのエネルギーを高速に出し入れすることができる装置である。
この SMES は、従来のエネルギー貯蔵装置と比べて、貯蔵効率が80〜90%と高く、エネルギーの出し入れ動作時
間が20msec以下と従来に無い高速で行え、有効電力と無効電力を独立に制御できるなどの特長を有している。
このような優れた機能を持つSMESが電力系統に導入されると、単にエネル
ギー貯蔵のみでなく、電力系統の安定化や電力品質の維持などにも高い性能が発揮でき、系統制御の高度化に多大な効果が期待されるものである。また、
エネルギーの利用効率の向上により地球環境対策にも貢献することができるとともに、
本プロジェクトで得られる技術開発成果は、他の超電導応用
技術への波及効果も大いに期待されるものである。
本プロジェクトは、100kWh 級超電導電力貯蔵システム（SMES）パイロッ
トプラントの実現に必要な要素技術を開発した前フェーズに続き、
実用化が

動作時間

最
大
出
力

1
(MW)
100
10

小規模系統制御用
SMES・系統安定化
・周波数調整・負荷変動補償

0.36s 3.6s 36s 6m

1h

10h

ﾏｲｸﾛ
SMES
負荷平準化・
ﾋﾟｰｸｶｯﾄ用
ﾌﾗｲﾎｲｰﾙ

1
(kW)
電力品
100
質用
ﾌﾗｲﾎｲｰﾙ

電池＜SMESの特徴＞

10

(Wh)

1

10 100(kWh)11/15‑16
APPLICATION OF SUPERCONDUCTORS in
Electronics, Communications andComputing
http://www.knowledgefoundation.com
場所:Seaprt Hotel and ConferenceCenter, Boston, MA, USA（主催:The Knowledge Foundation）
11/23‑25
第 65 回秋季低温工学・超電導学会
場所:福井工業大学、福井市（主催:低温工学協会）
11/23‑26
日韓応用超伝導・低温工学ﾜｰｸｼｮｯﾌﾟ
場所: 福井工業大学及び国際交流会館、
福井市（主催:低温工学協会）
11/26‑30
MRS Fall Meeting
場所:Boston, MA（主催:MRS）
12/19
第 3 回材料研究会・見学会
場所:京都大学工学部（主催:低温工学協会）
目 次

SMES 用超電導導体技術の現状−
高温超電導体
中規模負荷
平準化用SMES

1 10 100

超電導関連 1 1 ‑ 1 2 月の催し物案内

「超電導電力貯蔵システム技術開発」
プロジェクトの概要
超電導関連 11‑12 月の催し物案内【解説】エネルギー貯蔵とはSMES の実用化展望
新聞ヘッドライン
SMES 用超電導導体技術の現状−
低温超電導体電力貯蔵装置の種類と規模

(GW)
10

2001 年 11 月号

国際超電導産業技術研究センター

1

10 100

(MWh)

1

10

(GWh)

・貯蔵効率80%以上
・ｴﾈﾙｷﾞｰ出し入れ速度が速い

最大貯蔵ｴﾈﾙｷﾞｰ(c) ISTEC 2001

All

rightsreserved.

超電導速報−世界の動き
ISS2001 ﾄﾋﾟｯｸｽ１：物理、化学分野
ISS2001 ﾄﾋﾟｯｸｽ２：バルク分野
ISS2001 ﾄﾋﾟｯｸｽ３：薄膜・結合、
デバイス分野ISS2001 ﾄﾋﾟｯｸｽ４：線材分野
特許情報
金属ﾃｰﾌﾟ上の TFA‑MOD 超電導膜で世界最高特性を実現
EUCAS2001 のﾄﾋﾟｯｸｽ1
EUCAS2001 のﾄﾋﾟｯｸｽ2
MT‑17 報告
【隔月連載記事】高温超電導 SQUID
読者の広場(Q&A)

1
1
2
2
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3
3
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7
9

'01 年 11 月号 ‑1‑

【解説】S M E S の実用化展望

エネルギー貯蔵とはが大きな便益を生むようになってきており、このような系統へは意外に早くSMES が導入されるかも知れない。

株式会社 三菱総合研究所
エネルギー技術研究部
1956年ウイーン大学のティリング教主席研究員 諸住 哲
授が「電気はｴﾈﾙｷﾞｰ配達人である」というように、電気は良質で利便性の高
新聞ヘッドライン
SMES（超電導電力貯蔵システム）はいｴﾈﾙｷﾞｰであり、家庭電器、交通機関、
情報通信など私たちの日常生活にはも マイクロ SMES として、MRI に次いで、磁気分離、携帯電話基地局用フィル （9/14‑10/18）
はや不可欠になっている。
実際に商品とし
しかし、この有用な電気にも次の3つ ターなどと同時期に、○神戸超電導国際会議 国際超電導産の弱点がある。
（１）1 次ｴﾈﾙｷﾞｰ源であ て世に出た超電導応用製品である。マ
技センター 技術フェアも開催
る石炭、石油、天然ガス、ウランなど イクロ SMES がまず市場に出るチャンスを得たのは、昨今のIT化に無縁では
25 日から9/18 日刊工業新聞
は有限である。
（２）電気は、2次ｴﾈﾙｷﾞｰ
9/21 電気新聞と呼ばれ、1 次ｴﾈﾙｷﾞｰから 2 次ｴﾈﾙｷﾞｰに ない。欧米では、早くから瞬時電圧低○「電気を通す絶縁体」発見 東北大
変換するための熱効率が火力発電で約 下（瞬低）と呼ばれる１秒以内の極短半導体製
9/19 読売新聞（夕）40% と低く、大半の 1 次ｴﾈﾙｷﾞｰが失われ 時間の電圧異常現象による、○超電導線 製造コスト 10 分の 1 超る。
（３）電気ｴﾈﾙｷﾞｰは効率よく貯蔵す 造の不具合発生や計算機の停止などの影響を回避する技術に注目してきた。
電導工研など 2007年実用化目標
ることができない。
9/20 日経産業新聞、電気新聞
すなわち、私たちが電気の恩恵を享 瞬低による被害は、一説には米国では○国際超電導シンポジウム開幕 400件受するためには、高効率ｴﾈﾙｷﾞｰ変換技 年間数兆円に達するとも言われてお日本では公開情報はないものの年の研究成果発表 9/26 日刊工業新聞
術、省ｴﾈﾙｷﾞｰ技術、
ｴﾈﾙｷﾞｰ貯蔵技術、新 り、○超電導研究テーマに技術セミナーを
ｴﾈﾙｷﾞｰ技術などの開発が不可避である。 間で数百億〜数千億円の被害額になっ
開催 10/5 日刊工業新聞
特に、「電力分野産業技術戦略」（平成 ていると推定される。また、電力品質○ホウ素系超電導物質実用化へスクラ
12年、資源エネルギー庁）によると、電 に敏感な半導体産業のような需要家でム 青学大・日立など産学官で力自由化・規制緩和への対応として、電 は、現在のマイクロ SMES のコストで10/12 日刊工業新聞
力コストの低減技術、分散電源や電力 も十分経済性が成立すると言われてい○出てこい元気④ リニアで日本の交貯蔵技術、新しい電力供給システム技 る。
現在、系統安定化、周波数制御など
通体系は一変 東海旅客鉄道会長須術開発が重視されている。超電導電力の電力系統制御用
SMES の経済性成立
田寛 10/12 日本経済新聞（夕）貯蔵装置（SMES）の開発も、電力分野
国プロの第２フェーズ前半の検討○人工太陽への挑戦 先行するトカマ
産業技術における有望なプロジェクト も、で見通しが立ってきている。また、自ク型 10/16 日経産業新聞
である。
○粒子線医療 病巣部だけ放射線で狙
SMESは、効率の高い貯蔵機能のほか、 然（再生可能）エネルギー発電や出力
い打ち 副作用少なく効果的
有効電力・無効電力を同時かつ高速に 変更が難しい原子力などの電源が増え
10/16 日本経済新聞制御できることから系統安定化、負荷 ると見られる2010年以降の日本では、○人工太陽への挑戦 研究進むヘリカ
変動補償、周波数調整などの機能を兼 周波数制御、負荷シフトとより大容量
ル型 10/17 日経産業新聞
ね備えている。SMESには、1秒以内の短 の SMES のニーズが次第に増えていくものと見られる。
水力系統を中心に安○人工太陽への挑戦
建設費安いレー
時間動作を必要とする瞬低対応の出力
ザー型 10/18 日経産業新聞
MW 級マイクロ SMES、分散電源導入に伴 定度の問題を抱える北米太平洋岸やカ自由化のう電力品質低下対応としての出力100MW ナダなどの海外の系統では、級小規模系統制御用 SMES、電力需要の 進展とともに100MW級の送電容量向上
増大・ピーク需要の先鋭化対応としての貯蔵容量100MWh級の中規模負荷平準
用 SMES などが開発されている。
動作時間
系統制御用
SMES の競合技術として、次の 6 種類
（ＧＷ）
0.36秒
3.6秒
36秒
6分
1時間
１０
・系統安定化がある。(1)出力密度数100W/kg、貯蔵容・周波数調整量数 Wh から数 MWh 級のリチウムイオン
20１0年頃市場化目標
2030年頃市場化目標
出10時間
・負荷変動補償電池、ニッケル水素電池、鉛電池など
力 １
1GW/5GWhのバッテリー（移動体用電源）。(2)出力100kW 級、貯蔵容量 kWh 級のフライホ（ＭＷ）
ISTEC/ＳＭＥＳ
１００(15kWh/100MW)
イール。(3)貯蔵容量数 Wh から数 MWh 級
100MW/20MWh(500kWh/100MW)の変電所、ビル、個人住宅用のキャパ
シタ(4)半導体工場、ビルなどに設置
１０
ISTEC/ＳＭＥＳ phase1
し、負荷平準化機能、非常用電源機能、(100kWh/20MW)
瞬低対策
瞬低対策機能及び無停電電源機能
１（UPS）を兼ねるNAS、レドックスフロー
九州電力(1kWh/1MW)
負荷平準化用など出力 MW、貯蔵容量数 100kWhから数ＡＳＣ社(0.28kWh/700～1,400kW)（ｋＷ）
ＩＧＣ社(0.83kWh/750kVA)
10MWh級の燃料電池。
(5)無効電力制御装１００ｶｰﾙｽﾙｰｴ:独(0.167kWh/900kW)
置である発電機 PSS、SVC などの系統安
中部電力(0.28kWh/50kW)
東北電力(0.28kWh/25kW)定化装置。(6)出力GW級、貯蔵容量数GWh
関西電力(0.33kWh/20kW)
級の典型的な大型負荷平準化用貯蔵装
１０
１
１０
１００
１
１０
１００
１
１０
１００
１
１０
置である揚水発電。
（Ｗｈ）
（ｋＷｈ）
（ＭＷｈ）
（ＧWｈ）
これらｴﾈﾙｷﾞｰ貯蔵装置の種類選定や貯蔵容量導入時期の決定に際して、個々の装置の機能特性並びに経済性を基に総合的SMES の規模と市場予測な判断を下す必要があろう。
（編集局 田中靖三）(c) ISTEC 2001 All

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'01 年 11 月号 ‑2‑

【ビジネスの鼓動】の削減、廉価材の使用による材料費の削減等が必要であり、また、冷却動力を極力抑制し運転コストの低減を図ることも重要である。
プロジェクトでは、導体・コイルの要求性能を満足し、かつコストに係わる様々な要因の削減の可能性を考慮に入れ、コスト低減が期待できる４種類の方式を用途毎に設定し、詳細設計、コスト
試算・分析を実施した。
また、
詳細設計結果を基に導体の製造性と設計性能を検証するため、約1m長の短尺導体を試作し、臨界電流、安定性及び交流損失を評価した。
現在までの成果としては、
交流損失の低減において世界でもトップレベルにある安定化銅分離のNbTi強制冷却CIC導体の開発を始め、直径約1mmの超電導素線にアルミ安定化材
を被覆し高い安定性を持つCIC導体の開発、また Nb3Sn 素線を使用しエネルギーの高密度化を図りコイルを小型化し、それらを複数個並列に接続することにより大容量化する技術の有効性等を確認した。
導体の性能評価試験とシステムコストの試算結果等を基に選定したコスト低減に最適な導体方式を表に示す。
選定した導体のコスト試算結果は、
系統安定化用では 3.3 円／ Am(5.66T)、負荷
変動補償・周波数調整用では2.3 円／Am
(4.8T)程度で、第１フエーズのSMES要素
技術開発において開発された導体の推定コスト14円／Am(5.6T )と比較すると約
1 ／ 5 に低減できた。

S M E S 用超電導導体技術の現状−低温超電導体
堤 克哉 *1，長屋重夫 *2
九州電力（株）総合研究所
電力貯蔵技術グループ長 *1
中部電力（株）電力技術研究所
電力グループ
超電導・新素材チームリーダー*2
平成 1 1 年度から始まった第２フェーズの超電導電力貯蔵システム
技術開発プロジェクトにおいては、
系統安定化及び負荷変動補償・周波数調整用SMESシステムの実用化に向け、システムコストに占める割合が大きい超電導コイル及びその周辺装置を主体とした低コスト化のための要素技術開発を行っている。
SMES 用超電導導体・コイルを設計する場合、系統安定化用はその運転特性から、交流損失の低減より、むしろ高出力であるため電流変化率が大きくコイルの高耐電圧化、高強度化が、また、負荷変動補償・周波数
調整用は貯蔵容量が大きく、連続パ
ルス運転であるためコイルのコンパ
クト化、交流損失の低減が要求される。
一方、導体・コイルの製造コストを低減させるためには、超電導材料
や安定化材等の物量削減、構造の簡素化や製作性向上等による製作工数

用

系統安定化用途

負荷変動補償・周波数調整用
銅線

サブチャンネル

Cu

CuNi
SC 線

SC 線

SUS

銅

NbTi

バリア
（CuNi）

5.5

2.8

CuNi

Al

フィラメント群

NbTi
銅

導体方式

Cu

CuNi

ﾌｨﾗﾒﾝﾄ群

19.1

20.4

定格電流
導
体
諸
元

臨界電流値
Al:Cu+CuNi:NbTi 比安定性ﾏｰｼﾞﾝ
交流損失

表面酸化アルミ安定化

安定化銅外部分離

NbTi 強制冷却 CIC 導体

NbTi 強制冷却 CIC 導体

9.6kA

9.65kA

28.9kA（at5.66T，4.5K）>10.1kA（at

6.4T，4.5K）

4.4 : 2 : 1

2.08 : 1.12 : 1

380kJ／m3

1,860kJ／m 3

30,090ｍJ／m

151ｍJ／m（注）臨界電流値，安定性マージン，交流損失については短尺導体での実測結果

S M E S 用超電導導体技術の現状―高温超電導体（財）電力中央研究所 狛江研究所
電気物理部 部長 秋田 調
これまで、SMES の技術開発は金属系超電導体による低温超電導導体を用いて、進められてきた。これは、SMES では、電気絶縁が困難とならない数〜数十kVまでのコイル端子電圧で、エネル
ギーを入出力するためには、kA 級以上の大電流容量導体が不可欠であるが、高温超電導線でこのような大電流導体が実現できたのはここ2〜3年であるためである。
平成 11 年度からISTEC において開始
された超電導電力貯蔵システム技術開発プロジェクトでは、低温超電導導体を用いたSMESのコスト低減のための研究開発に加え、高温超電導SMESの技術調査を行うこととなった。これは、高温超電導導体を用いることにより、高磁界化によるコイルの小型化、運転温度を上げることにより運転効率の向上が可能になるなど、更なるコスト低減の可能性が期待できるからである。
平成12年度までの調査では、既に大電流容量導体が実現しているBi2212丸
素線によるラザフォード導体に関しては、素線の引っ張り歪による臨界電流の低下特性、ラザフォード導体としての引っ張り応力に対する耐力、交流損
失などに関して調査を行った。この結果、Bi2212ラザフォード導体は200MPa
以上の機械的耐力を有するなどSMESに適用可能な機械的特性があることが明らかとなった。
さらに大電流容量導体への適用が可能な、5 種類の Bi 系高温超電導素線（Bi2212 線材が 3 種類、Bi2223 線材が 2種類）に関しては、直径 14cm 級で自己磁界が0.5Tである、冷凍機伝導冷却による線材特性評価用の高温超電導コイ
ルを試作し、それぞれの線材の特性を評価した。この結果、Bi2212線材は20K
では十分伝導冷却運転が可能であり、
Bi2223 では 50K でも運転できる可能性があることが実証された。また、いずれの線材によるコイルも電磁力に対しては線材の機械的耐力までのフープ応力に耐えることが明らかとなり、高温
超電導SMESへの適用可能性があることが示された。
平成13年度以降は、評価コイルとして高温超電導SMESの伝導冷却の可能性を検証する電流容量 3kA 級の小型モデ
ルコイルとBi2223線材の大電流化の可能性を検証する大電流導体モデルを試作し、調査を継続する予定である。

選定した超電導導体(c) ISTEC 2001 All

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'01 年 11 月号 ‑3‑【ビジネストレンド】
超電導速報―世界の動き（ 2 0 0 1 年 9 月）
電力応用
American Superconductor( 2 0 0 1 年 9 月 1 1 日)
American Superconductor は、TVAから電力グリッド向けD―SMESを受注した。このD‑SMESは2001年11月にTVAの電力グリッドに連結される。これは、2000 年 7 月以来、American‑
Superconductorが電力グリッド向けに販売した 10 台目の D‑SMES である。他に、Wisconsin Public Service,
Alliant Energy及びEntergyが既に同
社 D‑SMES を電力グリッドに連結している。なお、American‑
Superconductor と General ElectricCompany は米国内の電力会社向け D‑
SMES 販売で提携関係にある。
（出典）American Superconductor and GE
Receive D‑SMES Order from TVA(American Superconductor Press
Release; Sept. 11, 2001)
http://www.amsuper.com/
Intermagnetics General
Corporation (2001 年 9 月 20 日 )MRI部門における超電導磁石の堅調な需要と機器部門の順調な販売もあり、I n t e r m a g n e t i c s G e n e r a l
Corporation は、2001 年 9 月 20 日、同
年度第１四半期の純収入が対前年度比
50% 増加し、360 万ドルに達したと発表した。当期（8 月 26 日に終了）の売上も記録を更新、対前年度比（3,170万ドル）26% 増の 4,010 万ドルであった。また、同社は、当期において新製品開発及び長期的な成長を見込んだ設
備投資も行っている。
長期的成長を睨んだ同社に対する与信も2,700万ドル
から 5,000 万ドルに増加した。
（出典）Intermagnetics Reports Q1 Net
Income Up 50% To $3.6 Million(Intermagnetics General
Corporation Press Release;
September 20, 2001)
http://www.igc.com

通信
ISCO International, Inc.
( 2 0 0 1 年 9 月 1 7 日)
ISCO International, Inc.(ISCO)
は、特許侵害の件で Conductus, Inc.と Superconductor Technologies,
Inc.に対し損害賠償及び弁護士費用の３倍額を要求すると発表した。
同社社
長 George Calhoun は、同社が持つ知的所有権について厳格にその権利を行使する意向を明らかにしたConductus

及び STI の製品が ISCO 特許を侵害していることは明らかだとした上で、訴えを起こしたにも関わらず依然として特許侵害行為を継続しているのは意図的なものであり、ISCO としては法の許容する限り最大の賠償を求めていくと語った。
裁
判所は、陪審が被告の特許侵害が意図的なものであると認定した場合、損害賠償及び原告弁護士費用の３倍を認めることがある。
一方、ISCO は、問題の製品の使用を継続せざるをえないConductus及びSTIの顧客に対しては、訴訟が起こされたことが明らかになった時点で使用している
該当製品に関するライセンスを供与する用意があることを明らかにしている。
このライセンス費用は、Conductus 及び
STIに転嫁されることとなるであろうとの含意。しかしながら、ISCO は訴訟提起が明らかとなった時点（9月 17日）以
降も特許侵害製品の供給を受けている顧客及び Conductus 並びに STI に対しては、ライセンスを供与する意図はないことも明らかにしている。
(出典)
ISCO Seeks Triple Damages from
Conductus and Superconductor
Technologies; Company Offers
Licenses to Competitors Customers
for Pre‑Existing Product(ISCO International, Inc. Press
release; September, 17)
http://www.iscointl.com/

ISCO International, Inc.
( 2 0 0 1 年 9 月 2 5 日)
ISCO International は、同社製品の英国及びアイルランド共和国における独占的販売業者として、Patrick Farfan
Associates, Ltd を指名した。Patrick
Farfan Associates, Ltd は、英国、アイルランド、
ヨーロッパにおける基地局
サービスを含む無線通信関連の供給業者である。同社は、これまで英国及びアイルランドの通信事業者と協力しつつ
ISCO 製品の性能実証に携わってきている。これまでの実証試験の成功を踏まえ、Patrick Farfan Associates, Ltd
は、最低限 3 0 0 セットの C r y o g e n i c
Receiver Front‑End (CRFE)システムの購入を決めている。
(出典)
ISCO International Appoints Patrick
Farfan Associates Ltd. As Exclusive
Distributor for the UK and Ireland(ISCO International Press Release;
Sept. 25, 2001)
http://www.iscointl.com/
Superconductor Technologies
I n c . ( 2 0 0 1 年 9 月 2 0 日)
Superconductor Technologies Inc.
は、新たな SuperPlexTM シリーズ製品を発表した。この製品により、複数の周波数レンジにおいて受信及び送信回路共用
で信号の処理、
フィルタリングが行える(c) ISTEC 2001 All rights reserved.

ことになる。SuperPlexTM は、当初北米
PCS、セルラー市場に投入される。その後、アジア、ヨーロッパでも２ G と共存する３Gシステム向けとして市場投
入の予定。
(出典)
Superconductor Technologies
Announces New SuperPlexTM Product
Family(Superconductor Technologies Press
Release; Sept. 20, 2001)
http://www.suptech.com

Superconductor Technologies
I n c . ( 2 0 0 1 年 9 月 2 5 日)
Superconductor Technologies Inc.
は、9 月 25 日、ISCO の 215 特許が無効である旨の裁判所判断を求めるため、
Conductus と共同歩調をとっていることを明らかにした。STI及びConductus
は、おのおのの独自の調査に基づき、ISCO の訴えを否定、215 特許が無効であり特許侵害は存在しない旨の正式な判断を求めている。本件に関し STI 及
びConductusは共通の利害関係にあることから、他業者を圧迫し、また、何の利益もないと考えられる行為を退けるために協力することを決めたもの。
(出典)
Superconductor Technologies andConductus Join Forces To Invalidate
ISCO Patent (Superconductor
Technologies Inc. Press release:
September 25, 2001)
http://www.suptech.com
Superconductor Technologies
I n c . ( 2 0 0 1 年 1 0 月 1 日)
昨今の経済不振のためSuperconductor Technologies Inc.は、2001 年第３四半期（9 月 29 日締）の売上（監査前）見込みを当初より低い170
万ドルであると発表した。前年同期の
売上は 160 万ドル。また、同社第３四半期のコマーシャル・ベースのネット
収入（監査前）は、前年並みの 120 万ドル。総合ネット収入（監査前）は、前年同期の240万ドルに対し、今期210万ドル。STI は、2001 年第３四半期の確定収支を 10 月 24 日に発表予定。
(出典)Superconductor Technologies Inc.
Expects to Report Third Quarter2001 Gross Commercial Revenues of$1.7 Million(Superconductor Technologies Inc.
Press Release October 1, 2001)
http://www.suptech.com（ISTEC 国際部長 津田井 昭彦）'01 年 11 月号 ‑4‑

【 科 学 ・ 研究の先端 国内】

プロセスでは、まず、超電導工学研究所の成木らが、液体窒素温度でも 3T ク
ラスの強い捕捉磁場を有するバルク体
I S S 2 0 0 1 トピックス 1 ：が開発されたことを報告した。新日鉄
物理、化学分野の沢村らが複数の種を用いて大型のバ
ルク超電導体を製造する技術を初披露「新超電導体」にテーマを絞ったミニ
した。超電導部を2層に分け、上部に融シンポジウムでは、今年初頭に発見さ点の高いRE123相があり、この部分ではれた MgB2 を中心に、最近話題の新超電多結晶となるが、下部のRE123相は方位導体についての発表が行われた。MgB2のみ受け継いで、単一ドメインを形成については、超電導ギャップが幾つあするという技術である。将来の大型にるかという問題を除けば、かなりの物
有望な技術と考えられる。また、超電性がわかってきたと言える。もちろん
導工学研究所の飯田、吉岡らが、大型実用化を考えた場合に必要な材料開発
バルクの接合技術を紹介した。接合面は今後の課題である。一方、ベル研がの方位を(110)面に平行とすることで、絶縁体に100V以上の高い電場をかけ超接合部に通常生じる偏析を抑制できる電導化した C 60 (T c =117K)については、 ことを明らかにした。将来、大型バル
岩佐氏（東北大）によって興味深いレク体の接合に重要な技術となる。
ビューが行われた。化学置換で超電導 （SRL/ISTEC 第 1･3 研究部長 村上雅人）
化した場合との比較をいろいろな角度から行ったが、高電場をかけた時に何が起きているのか、何が超電導にとっI S S 2 0 0 1 トピックス 3 ：て本質なのか、については不明という
薄膜・ 接合、
デバイス分野
薄膜・接合、デバイス分野ことであった。またその場での質問に答えて、同グループが同じ方法で銅酸
薄膜・接合、デバイス分野のトピック
化物の絶縁体CaCuO2においても正孔をスを簡単に紹介する。
HTS SQUIDに関し注入し、Tc=80K が得られたらしいといては、グラジオメータとエレクトロニ
う情報が伝えられた。
（後日この結果は
クスによるノイズキャンセル技術によNature に掲載された。
）（SRL/ISTEC第2研究部長 田島節子） り、非シールド空間での心磁測定が可能になっている。新しい応用として、シリコンLSIチップにレーザービームを照射し、誘起される電流が作り出す磁場の乱れからpn接合部の欠陥を1 mmの空I S S 2 0 0 1 トピックス 2 ：間分解能で検出する技術（NEC）が注目
バルク分野された。マイクロ波応用では、米国のConductusおよびDuPont、国内のクライバルクセッションでは、応用とプロセオデバイス社、東芝から移動体通信基スで大きな進展があった。まず、中国
地局用の超電導フィルタを用いたレの西安交通大学の王所長らが、永久磁シーバシステムの開発の現状が報告さ
石レールを使ったバルク超電導浮上マれた。高感度化による不通話領域の解
グレブ開発の現状を紹介した。5 人の消、隣接バンドとの干渉の抑制などのりで走行高さが約2ｃｍであり、現在、 利点は十分実証されてきているが、基2kmのライン製造を計画中である。
将来地局への大規模な導入には、コスト低
的には都市間交通として使いたいとい減に加え、通信事情や情勢の変化など
う意向を示した。江沢民国家主席も試のきっかけが必要のようである。デジ乗しており、開発への支援を表明して
タル応用分野では、SUNY、TRWによるSFQいる。慶応大学の沢らは、樹脂含浸しプロセッサチップ（66,000 個の Nb 系接たバルク超電導体を対向させて機械的合を含む）の設計・試作の結果が注目に押し付けるだけで超電導電流が流れされたが、試験は 9 月以降とのことでることを示した。将来の PCS 開発に期あった。国内でも、セルベース設計な待が持てることを示している。
どの技術の進展により、2,400接合を含む SFQ 回路（2x2 スイッチ、NEC）が動
くようになっている。HTS SFQ回路に関しても、界面改質バリアを有するラン
プエッジ接合の特性均一性の向上により、AD 変換器のフロントエンド回路の100 GHz 動作 (日立)が実証された。また、集積化プロセスに適した薄膜材料
として、Y‑123 以外の RE‑123 系材料を組み合わせる試み（東芝、SRL）が注目
写真 ISS2001 口頭発表の一コマされた。
（SRL/ISTEC 第6研究部長 田辺圭一）(c) ISTEC 2001

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I S S 2 0 0 1 トピックス 4 ：
線材分野
線材分野では、従来からの研究テーマである、YBCO系線材、Bi系線材、Nb‑
Ti線材に加え、昨冬発見されたばかりのMgB2線材に関する研究発表が加わった。発表件数より全体の動向を見てみる。
YBCO系線材では、YBCO膜形成プロセ
ス及びそれに関連する発表が多く 22
件、基板・中間層の製造法に関して 8件の報告があったのに対し、Jc・ピンニングなどの特性に関しては、4 件であった。YBCO 膜形成法関連の中では、
含フッ素前駆体を用いた金属有機物堆積法が 9 件、液相エピタキシャル法が8件、電子線蒸着法が4件、パルスレー
ザー蒸着法が 1 件の報告があった。
YBCO膜形成法の確立に向けて、研究の重点が置かれていることが分かる。
Bi 系線材では、作製法・製造法に関して13件の発表があったのに対して、
ac loss などの特性に関して 10件、応用に関して 6 件の発表があった。研究が線材作製段階から、製造・応用に向けて着実に変化していることが窺えた。
MgB2 に関する 8 件の発表は、発見からまだ日が浅いにも関わらず、線材化と特性評価に関する研究であった。従来の金属系超電導体、Bi系超電導体で開発された手法が、研究の進展に寄与していると考えられる。従来の金属系
超電導体に置き換わり得るかどうかの評価も比較的早く下されると期待される。
（SRL/ISTEC 第5研究部 山田容士）

特許情報◆平成１３年度第2四半期の公開特許
平成 13年7月〜9月間に公開された
ISTEC 出願の特許をお知らせします。
詳しい内容は特許庁のホームページ内にある特許電子図書館等の特許データ
ベースをご利用下さい。
1）特開 2001‑223400「ジンクフィル
タ」：デジタルフィルタ回路の１種で、単一磁束量子（SFQ）パルス列を高速で計数する回路方式。
2）特開2001‑251177「ダイナミック型
単一磁束量子論理回路」：SFQ回路におけるバイアス電流の漏洩による隣接接合への干渉を防止し、自動リセット機
能を持つ回路方式。
3）特開2001‑251178「単一磁束量子論
理回路」：不要な磁束をトラップしや
すいSFQ回路のリセット機能で排除できる回路方式。
4）特開2001‑251179「単一磁束量子論
理回路」：SFQ回路におけるバイアス電流の漏洩による隣接接合への干渉を防止する回路方式。
（SRL/ISTEC 開発研究部長 中里克雄）'01 年 11 月号 ‑5‑

（２）上記前駆体を用いて、超電導相生 【 科 学 ・ 研究の先端 国外】
成のための本焼条件の適正化を行った。
E U C A S 2 0 0 1 のトピックス 1
具体的には、低水蒸気分圧条件での焼成で厚膜での高品質結晶膜育成を実現
マグネット応用を中心に以下報告すした。
超電導工学研究所と（株）フジクラ
る。
及び中部電力（株）は、2001 年 9 月 19 （３）上記技術開発を IBAD 法による金 （１）欧州ではドイツがもっとも超電属基板を用いた高配向中間層上に適用
日に低コスト化が可能なＹ系酸化物超導に注力しており、中でもジーメンス
し、高臨界電流特性を実現した。
電導材料の線材化技術の開発に成功しが超電導電力機器開発に注力していた事を明らかにした。
る。
今回の技術開発により高臨界電流密
現在は、Ｙ系超電導線（テープ形状）（２）超電導送電ケーブルの開発は日度特性を維持した厚膜結晶を金属基板を作製するには、真空中で、パルス
米欧共に注力し始めた。
デンマークで上で実現したことは、日米で開発競争
レーザー法と呼ばれる方法にて作製すも電力各社が共同して開発に取り組んが続いている Y 系超電導線材プロセスることが主流となっている。今回の発において大きく前進したことになる。 でいる。
表は、非真空中で、塗布法による、TFA‑
本技術開発は、日本で平成11年から （３）低温超電導は高ｴﾈﾙｷﾞｰ物理研究用
MOD法と呼ばれる方法で超電導線を作製として、粒子加速器用の大型マグネッ実施中の「超電導応用基盤技術開発」
するものである。この方法は、電流密トの開発・製作が活発で、欧州共同体
プロジェクトにおいて気相法(PLD法)と度を高くとることはできるが、膜を厚（CERN）のLHCと呼ばれている加速器にともに技術的一翼を担うものである。
くすることが困難であるため、線材に約5000億円の費用が投入されている模
今回の成果は、酸化物超電導線材の実流し得る電流値を大きくとることがで様。
用化に不可欠な実用コスト目標である
きなかった。今までは米国での 71A が（４）
話題のMgB2は各国での線材化開発＄30‑50/kAmへのアプローチの一歩とし最高であったが、今回、電流密度を下が盛んであるが、その位置づけは数テて位置づけられる。もう一つの技術課
げることなく、膜塗布を数回繰り返す
スラの中間磁場領域用としての意識が題である長尺化の技術開発を更に進め、ことにより、膜を厚くし、150A 以上と強い。
ケーブルやマグネット等の応用開発へいう大きな電流値を得ることに成功し（５）冷凍機に関しては、Air Liquid社
た。
非真空中での作製であることから、 の寄与が望まれる。
から
Coaxial Pulse Tube 冷凍機の概
なお、
本研究は新エネルギー･産業技
製造コストを従来の10分の1に低コス念が新たに出された。
術総合開発機構の委託により実施した
ト化することが可能となり、Y 系超電もので、9 月 25 日（火）から９月 27 日 （６）欧州で、READY プロジェクトなる
導線材の開発に弾みをつける大きな成ものが立ち上がった。予算規模等は不（木）、神戸国際会議場で開催された
果である。
明であるが EU が費用を出す。READY とISS2001 に於いても発表されたものでこの度、日本の独自技術である㈱フは Refrigerated Efficient ACある。
ジクラが開発したIBAD法で作製した中
conductor by Deposition of YBCO の
（編集局
田中靖三）
間層金属テープ上に、さらなる次のよ
略で、YBCOを用いたデモ用の電力機器
うな具体的な技術的工夫を行って上述開発を目的として、９つの機関が共同の TFA‑MOD 法により電流密度を下げる
して４年間の予定で進めるものである。
ことなく、超電導厚膜の作製に成功し
YBCO の開発も行う。
た。
（７）次世代線材に関しては、米国では（１）
薄膜コーティングと仮焼を繰り返
中間層作製には日本と同様IBADが主流
すマルチコート法による均一で緻密なとなりつつあり、特に注目されるのは、前駆体作製に成功した。
中間層の材料に導電性のよいものを開発しているということである（SRL/ISTEC 特別研究員 堀上 徹）

金属テープ上の T F A ‑ M O D
超電導膜で世界最高特性を実現

膜厚に対するIc 依存性
金属基板上

Ic (A/cm-width)

250

77K,0T

200

153A

150

SRL
(on IBAD)

100
50
0

ASC

LANL
(PLD法）(75K)

ASC (on RABiTS)

0

0.5

1

1.5

SR L

YBCO

YBCO

Ce O2

Ce O2

YSZ

IBA DD- YSZ

Ce O2

ハステロ イ

配向Ni
配向
Ni

IBAD

RABiTS

MOD-TFA線 材構造

膜厚 (µm)（図4）

臨界電流 Ic の膜厚依存性における従来報告との比較(c) ISTEC 2001 All

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'01 年 11 月号 ‑6‑

E U C A S 2 0 0 1 のトピックス 2

じめ、1GHz用マグネットへ向けた開発が行われている。
HTS 関連の発表は限流器、変圧器、SMES などの電力応用を中心に約100 件あったが、線材開発およびその特性評
価などの発表件数は限られたものであった。その中で、米国 ASC から、Bi‑
2223線材について、0.21×4.1mm2 の線
材で Ic=100 〜 150A ( 1 μ V/cm 基準、@77K)、短尺試料の最高値として 170Aが得られていること、長尺試料による特性（均一性）の評価が応用上重要であるという観点から、370mの試料を用いてend‑to‑endでI‑E特性を〜10‑10V/
cm の範囲で評価したこと、2004 年に10000km/年の生産を可能とする計画などの報告があった。次回（MT‑18）は岩手で開催される。

非破壊検査：
金属の亀裂などの非破壊検査に SQUID
を利用しようとする検討がドイツで進んでいる。検査対象物に電磁波を照射
し対象物に誘導電流を流すと、傷などによる誘導電流分布の乱れが生じ、電流による磁場を非破壊で計測すること
で、傷を検知することが可能となる。
ドイツでは航空機の検査や橋梁検査などで有効性が実証されている。非破壊検査は、航空機などのより高い信頼性確保の観点から期待されている。
また、原子炉など大型プラントの老朽化診断への適用も期待されている分野である。

今回の EUCAS2001 のエレクトロニク
ス分野のアブストラクト投稿は 274 件と全体の約 1/3 を占めており、他の分野と同様、ドイツに次いで日本の寄与が大きかった。欧州の研究は、SQUID応用は別として、全体的に基礎寄りのものが多く、例えば接合技術に関しても、
π‑SQUIDを用いた低バイアス電流単一
磁束量子(SFQ)ゲートの提案やサブミク
ロンランプ接合の作製、環状接合を用いた q‑bit の提案などが注目された。
一方、ランプエッジ接合やBi系イント
リンシック接合（いずれも欧州が研究の発祥地である）の特性均一性の向上など作製技術に関しては、国家プロ
医療診断装置：ジェクトのサポートを受けた日本の進 【 隔 月 連 載 記 事 】
SQUIDは金属系超電導SQUIDの時代か展が際だっていた。ただし、デジタル
ら生体磁気計測への応用研究が行われ、デバイス分野では、 SFQデバイスの開高温超電導 S Q U I D
300chの大規模脳磁診断装置が、一部実発をねらいとした FLUXONICS という欧（その 4 最終回）
用化しているが、運転に必要な液体ヘ
州の大学や国研のネットワークが形成−高温超電導 S Q U I D の実用化
リウムの費用が高いことなどから、必され、Nb(LTS)、NbN(MTS)、YBCO(HTS)
ずしも広く普及するには至っていない。
の各材料を用いたデバイスのファンド
住友電工ハイテックス株式会社
一方高温超電導 SQUID においては、心リ（それぞれ独のJena、仏のGrenoble、
開発事業部
技師長
糸崎秀夫
臓磁場計測の研究が進められている。
オランダのTwente大に設置）が試作を
我々は、胸部の32箇所で同時に微小磁開始しており、今後の研究の進展が注
高温超電導体が発見されてからすで場計測を行い、胸部直上の磁場分布を目される。
に１５年が経過した。
発見当時に期待
リアルタイムに計測する装置を試作し（SRL/ISTEC 第6研究部長 田辺圭一）
された応用機器がどこまで実現していた。最近では、磁気シールドを用いずるのだろうか。高温超電導 SQUID につに心臓磁場の計測をする試みが進んでいてはどうであろうか。もう一歩でイいる。大阪大学では、高温超電導SQUID
M T ―1 7
エスと言う状況になっている。どんなを複数もちいて、環境磁気ノイズを電（ 17th International
新材料でも、実用的に用いられて、は気的にキャンセルし、磁気シールドレ
じめて一人前である。そこで、今回は、 ス心臓磁場計測システムを開発した。
Conference on Magnet
液体窒素温度で動作する高温超電導 （写真 1）この心磁計の実用化により、
T e c h n o l o g y ） 報告
SQUIDの実用化を目指した最新の開発状
心臓疾患の非侵襲検査が進展すること
況をご紹介する。
が期待できる。
早稲田大学
理工学部 電気電子情報工学科教授 石山敦士
9月24日から28日までスイスGeneva
で MT‑17 が開催された。参加者数は約600 名。国別では、スイスが約 170 名（内、Host の CERN から 145 名）、日本が約 120 名、米国、ドイツが各約 50 名であった。米中枢同時多発テロの影響によるキャンセルは予想したより少な
かった。
Host が CERN であったため加速器（LHC）関連の発表が約４分の１を占めた。また核融合や高磁界マグネットに関する報告が多く、必然的に LTS 応用
が大勢を占めた。
核融合では、ITER − CS および TF コ
イルの試験結果、W ７ ‑X の開発状況の報告があった。また韓国の核融合装置（KSTAR）に関する報告も多かった。
NMR 用高磁界マグネットでは、NIMS（日本）における 920MHz（21.6T）をは
写真 1 磁気シールドなしで心臓磁場診断が可能な高温超電導 SQUID を用いた
心磁計
（提供：大阪大学）(c) ISTEC 2001 All

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'01 年 11 月号 ‑7‑

【 隔 月 連 載 記 事 】 7 頁からの続き
半導体回路検査装置：
ＩＣ回路配線の断線やショートなどの不良解析として、SQUID 顕微鏡とレーザー顕微鏡を組み合わせたレーザー
SQUID 顕微鏡が注目されている。1 ミ
クロン程度にしぼったレーザースポッ
トをＩＣ上で走査し、発生する光電流による磁界をSQUIDで計測する方法である。位置分解能がレーザー光により決定されるため、1 ミクロン程度の高い位置分解能が得られる。すでにIC配線検査への試みが半導体メーカーで始まっており、従来難しかったウェハ段
階での検査、非配線、非接触でも電気的な検査が可能なことから、実用化が期待されている。
（写真 2）また、Si単結晶の成長時に発生する欠陥や不純物
濃度の微小な揺らぎを、レーザー
SQUID顕微鏡で鮮明に分析した結果がドイツより報告されており、半導体
ウェハー製造ラインへの適用が期待されている。

地質調査機器：
地中に誘起した電流の減衰を磁気的に計測することで、地質電気伝導度の分布を求めることができる。従来は、誘導コイルによる計測を行っていたが、低周波感度が低く深部探査に問題があった。そこでドイツ、オーストラリ
ア、日本で、SQUIDを利用する地質調査
機器の開発が進んでいる。屋外、地磁
気下での測定など、 課題も多いが、SQUIDの優位性はフィールドテストです
でに実証され、野外使用可能な可搬式機器開発が進んでいる。
（写真 3）この装置開発により、地下資源探査の精度向上や、地震や火山地帯の地質調査など災害対策への応用も期待されている。

金属混入物検査：SQUID が超高感度な磁気センサである
ことから、各種材料へ混入した微小な金属粉検出が可能となる。
磁性体では、磁化して検出感度を上げる方法をとり、非磁性体でも誘導電流を誘起すること
で、磁気を発生させることが可能である。工業原料への金属粉混入は、製品の品質の低下をまねくことから、原料検査は重要である。我々は、銅線に混入した微小な鉄微粉を高速で検査できることを実証した。
（写真 4）この方法
は、工業原料、医薬品などへの混入物検査に応用が可能である。また、安全性が要求される食品や衣料品への金属物混入検査への展開も大いに期待されている。

写真 3 地質調査用高温超電導 SQUID（提供：金属鉱業事業団）
写真 4 銅線中鉄微粉混入検査装置（提供：住友電気工業）

写真２

LSI 検査用レーザー SQUID 顕微鏡（提供：NEC エレクトロンデバイス）(c) ISTEC 2001 All rights reserved.

'01 年 11 月号 ‑8‑

超電導 W e b 2 1
バックナンバー

読者の広場（8 頁からの続き）

Q&A

以上のように最近検討が活発化している
高温超電導SQUIDの応用機器について列挙した。開発には、SQUID センサメー
カー、検査機器メーカー、検査機器ユー
ザーの連携した開発体制や、大学、国研の支援による実用化の加速が必要であり、関係各位のご協力に期待する。

Q: MgB2 は超電導線になるのでしょう
か、またどんなところに使えるのでしょうか？（匿名）A: 新しい超電導線材として有望と思います。酸化物高温超電導体で成功したPowder‑in‑tube法がMgB2についても最後に有効であることが分かり、既に長い線
隔月 4 回にわたって「高温超電導材が試作されています。4.2K、ゼロ磁
SQUID」の記事を掲載させて頂いた。高界での臨界電流密度 Jc は106A/cm2 の実
温超電導の応用研究進捗の一端がご理用レベルに達しています。問題は磁界解頂ければ幸いである。本記事掲載の中の Jc ですが、これも急速に改善され機会を与えて頂いたISTECおよび超電導ていて 10T の磁界中で 103A/cm2 を越え
Web21編集局の皆様に深く感謝します。 るところまできました。
Nb‑Ti実用線材の特性に追いつくのは時間の問題でしょう。
SQUID 情報は
当面は4.2KでNb‑Ti線材との競合に
URL:http://www.shs.co.jp/squid をなりますが、 J c 以外にどのようなメ
参照ください。
リットが期待できるでしょう。まず考えられるのは材料価格が安く作製プロ［これまでの連載記事の内容］
セスも簡単なので、線材自身のコストダウンが期待できます。また軽量化が
高温超電導 SQUID
可能なので、航空機、列車等の重量がシビアな応用では優位性を発揮できる
その１ （5 月号掲載）
かも知れません。また臨界温度が高い
SQUID の性能とその応用の可能性
ことは、例えば永久電流スイッチ用コについてイルに有望かも知れません。ただし今その２ （7 月号掲載）
後は機械的特性、交流損失、安定性等
SQUID の基本構造、基本動作との実用性能を確認していく必要があり
磁気ｾﾝｻとして利用するに必要な電ます。また、高温（20K 付近）での磁界子回路の解説
特性を改善出来れば可能性はもっと広その３ （9 月号掲載）
がるでしょう。
−高温超電導 SQUID キットの開発（回答者：物質・材料研究機構
その４ （本号掲載、完結）
材料基盤研究センター長−高温超電導 SQUID の実用化
戸叶 一正）

航空機検査
心磁計

免疫診断

癌転移検査

地質調査

原子炉検査

微少電流検出

磁化測定

ＬＳＩ検査

index‑E.html
英語版 Summer 号
英語版 Extra‑September‑2001
よくある質問Click :
http://www.istec.or.jp/Web21/

sub2.html

第 1 5 回国際超電導
ｼﾝﾎﾟｼﾞｳﾑ
回国際超電導ｼ
ISS2002 (15th International
Symposium on Superconductivity)の開催案内
日時：2002 年 11 月 11 日（月）〜 13 日（水）場所：パシフィコ横浜（横浜市）

e‑mail to:
web21@istec.or.jp
超電導 W e b 2 1半導体結晶検査
磁性混入物検査

資源探査
地下活動検出Click :
http://www.istec.or.jp/Web21/「読者の広場」のコーナーへのご意
見ご質問等、編集局ではみなさんの投稿をお待ちしております。

非破壊検査

脳磁計

Click :
http://www.istec.or.jp/Web21/
index‑J.html
日本語 2001/4 月号
日本語 2001/5 月号
日本語 2001/6 月号
日本語 2001/7 月号
日本語 2001/8 月号
日本語 2001/9 月号
日本語 2001/10 月号

食品検査
医薬品検査

ＳＱＵＩＤ

1 1 月号

2001 年 11 月発行
＜発行者＞
（財）
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
http://www.istec.or.jp/

SQUID の応用分野
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'01 年 11 月号 ‑9‑