概要
高温超電導体は液体窒素温度で超電導状態を実現できるため、医療や輸送、エネルギーなど幅広い分野での応用が期待されています。しかし、超電導機器の試作による性能検証は、コストや時間を要し、さらにクエンチや構造破損といったリスクを伴うことから、シミュレーションを活用した設計検討が重要です。
高温超電導体の中でも、REBCO（希土類系銅酸化物）テープ線材は高い臨界温度と優れた臨界電流特性を有しており、トカマク核融合炉などで使用されています。しかし、臨界電流密度特性は磁束密度や温度に依存するため、シミュレーションにおいてその異方性を無視することはできません。
本事例では、REBCOテープ線材をテープ状に巻きつけたCORC型ケーブルを対象とし、磁束密度の異方性の考慮の有無による臨界電流密度分布を比較しました。結果として、実現象に忠実な異方性材料モデリングが不可欠であることが確認できました。
| フォーマー直径 | 6.3 (mm) |
| ピッチ | 19 (mm) |
| 巻回層数 | 2 |
| 巻回層ごとのテープ枚数 | 3 |
| テープ幅 | 4.0 (mm) |
| 超電導層厚さ | 20 (μm) |
図1 CORC型ケーブルモデル
CORC型ケーブルモデルの全体図（左図上）とテープ断面図（左図下）、ケーブルモデルの仕様（右表）です。臨界電流密度特性における磁場異方性の影響を考慮するため、臨界電流密度特性は磁束密度の大きさと基準軸からの角度に依存する特性を用いています。
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