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特許 エネルギーナノマテリアル、材料 目標7.エネルギーをみんなにそしてクリーンに目標13.気候変動に具体的な対策を 理学研究科

ハイエントロピー型高温超伝導体～HE化により耐照射性を飛躍的に向上～／ High Entropy Superconductor~High efficiency and anti-irradiation material~

掲載日：

核融合、超伝導、ハイエントロピー、耐照射 ／Nuclear fusion, Superconductor, High entropy, Irradiation Tolerance

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どんなシーズなの？

本発明は、ハイエントピー(HE)化の概念をREサイトに取り入れたHE型銅酸化物超伝導体（以下、HE-REBCO）に関するものです。超伝導体に期待される用途の一つに核融合炉に用いられる超伝導コイルが挙げられます。しかし、現在ITERに用いられているNb3Snをはじめとする超伝導体は、超伝導性を発揮するための臨界温度が、核融合反応により発生する中性子線の照射によって低下してしまうという課題がありました。

本発明のHE-REBCOでは、Heイオン照射前後の臨界温度を比較したところ、わずか1Kの臨界温度低下に抑えられることを発見しました(英文下・左図) 。なお、比較例のYBCOでは13Kの低下が見られました。また、臨界電流密度は4.2K，7T下で4～11MA/cm2を示し，20Kの温度域まで実用化に求められる1.0 MA/cm2オーダーを超える高い値を示しています(英文下・右図)。

Summary of this Invention

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This technology relates to High-entropy type Cu-oxide superconductor (hereinafter;HE-REBCO),incorporates the concept of high-entropy(HE) into the RE site.  

One of the applications expected of superconductors is superconducting coils used in fusion reactors. However, superconductors such as Nb3Sn, which are currently used in ITER, have a problem that the critical temperature(Tc) is dropped by irradiation of neutron rays generated by nuclear fusion reactions.

 In the HE-REBCO, when comparing Tc before and after He ion irradiation, it was found that Tc drop was suppressed to only 1K, in the comparative example YBCO was 13K (left figure). In addition, the critical current density is 4~11MA/cm2 at 4.2K and 7T, which is high above the order of 1.0MA/cm2 required for practical use up to a temperature range of 20 K (right figure).

こんなことに使える！

核融合スタートアップは、ITER国際核融合エネルギー機構が発足した2007年には5社程度でしたが、現在では40社を超え、大きな市場を形成しています。核融合発電の実用化にあたっては、高い経済性を得ることが重要であり、本発明が核融合発電の発展に寄与するため、核融合炉関連企業や、超伝導材料メーカーとの連携を希望しています。

また、核融合用途に限らず、MRIやその他の用途への応用も可能であると考えています。

Uses of this Invention

For high economic efficiency in the practical application of fusion power generation, it is important to obtain high economic efficiency, and since this invention will contribute to the development of fusion power generation, we would like to collaborate with fusion reactor-related companies and superconducting material manufacturers.

In addition, HE-REBCO can be applied not only to nuclear fusion applications, but also to MRI and other applications.

こんな研究室です！

本発明者らは、HE-REBCOの開拓を世界に先駆けて行ってきました。
研究室ではその他にも超伝導体や熱電変換材料などの新物質・新機能材料の創出を目指しています。

The Laboratory

The present inventors have pioneered HE-REBCO . In addition, we aim to create new materials and new functional materials such as superconductors and thermoelectric conversion materials other than present invention.

研究者

  • 山下 愛智／YAMASHITA Aichi 助教

    • 理学研究科

  • 水口 佳一／MIZUGUCHI Yoshikazu 准教授

    • 理学研究科

発明の名称

超伝導体及び超伝導体の製造方法

番号

特願2023-087946

Japanese Patent Application No.2023-087946

関連文献

Fabrication of high-entropy REBa2Cu3O7−δ thin films by pulsed laser deposition
https://doi.org/10.35848/1347-4065/ac5b39

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