Выпуски бюллетеня

ТомНомер
13 1
12 1 2 3 4 5 6
11 1 2 3 4 5 6
10 1 2 3 4 5
9 1 2 3 4 5
8 1 2 3 4 5
7 1
6 1 2 3 4
5 1 2 3 4 5 6
4 1 2 3 4 5 6
3 1 2 3 4 5 6
2 1 2 3 4 5
1 1 2
0 0

Тематический указатель

Работы по длинномерным ВТСП в Японии

2005, Tом 2, выпуск 1
Тематика: ВТСП материалы 1-го поколения

Япония приступила к разработке ВТСП проводов еще в конце 80-х, но значительно увеличила их интенсивность с 1998 г., когда стала очевидной возможность достижения практических целей, и в Японии была сформирована национальная программа.

В рамках правительственного ведомства Японии NEDO (New Energy and Industrial Technology Development Organization) организован проект – “Исследования и развитие фундаментальных технологий для применения сверхпроводимости на практике” (Fundamental Superconducting Technologies Devel-opment Project). Цель проекта – создание 2G ленты, несущей ток 200 А при длине 200 м (2005 год) и 300 А при длине 500 м (2006 год). Головной исполнитель проекта - Лаборатория исследований по сверхпроводимости (SRL) при Международном центре сверхпроводниковых технологий (ISTEC) в Цукубо (к слову, директор этой лаборатории – первооткрыватель ВТСП Bi-системы, Shoji Tanaka). В рамках этой программы первый пятилетний этап завершился в марте 2003 г получением ряда впечатляющих результатов. В частности, удалось получить 46-метровую ВТСП ленту (буферный слой, нанесенный по технологии IBAD, + слой сверхпроводника, нанесенный методом PLD) с токонесущей способностью 78 А (ф. Fujikura) и достигнут ток 221 А на коротких отрезках с толстопленочным по-крытием (SRL методом MOD из фторацетатных прекурсоров).

Высокие результаты получены также и совместными усилиями фирм Furukawa Co.Ltd., Showa Wire&Cable Co.Ltd., Sumimoto Electric Industries и исследовательского центра Japan Fine Ceramics Center (JFCC), использовавшими прием MOD нанесения буферных слоев на наклоненные текстуриро-ванные подложки (ISD).

С мая 2003 г. начался второй пятилетний этап работ по упомянутой выше национальной программе, в котором предполагалось создание к концу 2004 г. установок для крупномасштабного производства ВТСП-лент.

Сегодня разработки ведутся в двух направлениях.

1. Получение высококачественных длинномерных лент. Конечная цель – развитие устойчивого производства ВТСП лент длиной до 500 м при скорости производства до 5 м/час с токонесущей способностью до 300 А на см ширины (77 К, в собственном поле) и до 30 А на см ширины (77 К, в поле 3 Тл). При этом их стоимость не должна превысить единиц долл./кА∙м. Ответственные за успешное достижение поставленных целей - SRL и Fujikura.

Последние достижения по этому направлению таковы. Fujikura изготовила ленту длиной 100 м (Iс=38 А, Jc=0,76 МА/см2). При этом буферный слой Zr2Gd2O7 был нанесен по технологии IBAD (скорость нанесения 0,5 м/час), а сверхпроводящий слой YBCO – методом PLD (1 м/час). Улучшение текстуры пленки за счет нанесения на буферный слой подслоя CeO2 позволило повысить величину критического тока до 1,6 МА/см2, но в отрезке длиной 40 м. На коротких образцах исследователям SRL и Nagoya Coated Con-ductor Centre удалось в аналогичном исполнении ленты получить Jc=4,4 МА/см2, а Iс=300 А.

2. Производство дешевых длинномерных лент. По-скольку перед программой стоит задача диверсификации выпускаемой продукции – для различных конкретных применений должна выпускаться лента с необходимыми именно для этого применения свойствами. Это должно позволить находить в ряде случаев разумный компромисс между стоимостью и эксплуатационными параметрами.

За основу взята технология RABITS, поскольку производство текстурированных металлических лент – просто и дешево, а используемые технологии нанесения сверхпроводящих слоев (MOD и MOCVD) не требуют дорогостоящего оборудования (в первую очередь систем вакуумирования) и достаточно производительны. Параллельно ведутся как работы по технологии MOD (SRL и Showa), так и по технологии MOCVD (Chubu Electric Power Company в сотрудничестве с Fujikura). Совершенствуя состав трифторацетатных прекурсоров, сотрудники SRL существенно ускорили процесс MOD нанесения сверхпроводящих покрытий и получили для 25-сантиметровой ленты токи до 210 А (плотность критического тока, Jc=105 А/см2). Команда SRL + Showa научилась с высокой скоростью изготавливать 100 м ленты, однако их транспортные характеристики пока невысоки, поскольку слой сверхпроводника наносили на нетекстурированную серебряную ленту. В связи с этим команда интенсивно разрабатывает другие материалы для текстурированных подложек и разнообразит составы буферных слоев (так, использование в качестве буферного слоя оксидов системы CeO2-Gd2O3 позволило избежать образования трещин).

Что касается технологии MOCVD, то на сегодня Chubu Electric Power Company на коротких образцах ленты Y123(MOCVD)/CeO2(MOCVD)/Zr2Gd2O7(IBAD)/Hastelloy достигла Jc(77К)=2 МА/см2, а на ленте длиной 1м - то-ков более 40 А.

Sumimoto Electric Industries разрабатывает технологию двустороннего нанесения сверхпроводящих покрытий металлических лент методом PLD. Хотя этот метод – дорогой, ожидается что именно за счет двустороннего нанесения стоимость лент удастся снизить до единиц долл./кА∙м (к слову, по оценкам американских исследователей возможно снижение цены 2G провода до 0,01 долл./ А·м)

Кроме упомянутых выше команд, работы по программе ведут университетские лаборатории (в частности, в Kyushu Univ., Yokohama National Univ.). Их цель – поддержка команд-разработчиков фундаментальными результатами, способными обеспечить быстрый прогресс в обоих технологических направлениях, например путем

а) обеспечения непрерывного контроля токонесущей способности, распределения электромагнитных характеристик (Jc, B, T,) по длине ленты, микроструктуры, термической стабильности, механических свойств;

б) совершенствования сверхпроводящего материала как такового (условия термической обработки, создание центров пиннинга, совершенствование границ зерен).

Ю.Метлин

  1. Physica C 2004, 412-414, 1
Главная | Новости | Бюллетень | Конференции | Поиск публикаций в базе данных | Новое в базе данных
Российские организации | Энциклопедия | Цели сайта | Контакты | Полезные ссылки | Карта сайта | Помощь

© Copyright 2006-2012. Использование материалов сайта возможно только с обязательной ссылкой на сайт.
Свои замечания и пожелания вы можете направлять по адресу perst@isssph.kiae.ru
Техническая поддержка Alexey, дизайн Teodor.