キロアンペア級の交流電流を流せる高温超伝導集合導体ＳＣＳＣケーブルを開発

京都大学 大学院工学研究科 電気工学専攻の雨宮 尚之 教授らは、古河電気工業株式会社（以下、古河電工）、古河電工グループのＳｕｐｅｒＰｏｗｅｒ Ｉｎｃ．と共同で、交流の大きな電流を流せ、内部で発生する摩擦発熱のような損失（交流損失）も小さいＳＣＳＣケーブル（エスシーエスシーケーブル）と名付けた高温超伝導集合導体を開発し、１キロアンペアの交流の電流の通電と、従来比１０分の１となる交流損失の低減に成功しました。

従来のテープ形状をした薄膜高温超伝導線には、交流損失が大きいこと、実用で必要なキロアンペア級の電流を流せないこと、テープの面の方向には曲げやすいものの幅の方向には曲げにくく、多様な形のコイルに巻けないこと、といった短所があり、応用の障害となっていました。

雨宮教授の研究グループは、内部の超伝導薄膜を細く分割した薄膜高温超伝導線をコア（芯材）のまわりにらせん状に巻くことで、交流損失を小さくする技術を研究してきました。今回、らせんを多数重ねることにより大きな電流を流せるようにしたＳＣＳＣケーブルという集合導体を開発し、直径４ミリメートルのＳＣＳＣケーブルに１キロアンペアの大きさの交流の電流を流すことに成功しました。一般的な電線である銅線に比べ、数十倍の密度で電流を流したことになり、強い磁気を発生させるために役立ちます。また、ＳＣＳＣケーブルに交流の磁界をかけて、従来のテープ形状の薄膜高温超伝導線に比べて、交流損失が１０分の１になっていることを確かめました。ＳＣＳＣケーブルは任意の方向に曲げられるので、多様な形のコイルに巻くこともできます。

航空機の電気推進用超伝導モーター、再生可能エネルギー大量導入時でも電力の安定的な供給を可能にする超伝導磁気エネルギー貯蔵装置などへの応用を通して、ＳＣＳＣケーブルはカーボンニュートラルに役立つと期待できます。また、時間的に変動する大きな磁界を発生させる核融合炉のコイルにも応用できます。

本研究成果は、２０２３年９月１４日（中部ヨーロッパ夏時間）に「第２８回マグネット技術国際会議」（フランス エクス・アン・プロバンスにて開催）にて発表されます。