超伝導応用でエネルギー問題を解決

● 研究テーマ

• ❖超伝導応用のために基礎と応用を繋ぐ研究

● 分野

①電力工学・電力変換・電力機器
②電気電子材料

● キーワード

超伝導、超電導、電気抵抗ゼロ、磁束ピン止め現象、縦磁界現象、電力損失

● 実施中の研究概要

超伝導はある種の物質を低温に冷やすことにより、電気抵抗がゼロになる現象です。電気抵抗がゼロになれば、電力をどこまででも電力損失無しに運ぶことができます。現在日本では電力輸送の5%ほどが損失となって熱に替わり失われています。これは原発5機に相当する巨大なものです。したがって、既存の電力網を超伝導ケーブルに替えるだけで大幅な省エネが実現できます。

さらに、地球中をインターネットのように超伝導ケーブル網で包み込んでしまえば、太陽光発電、風力発電で発電した電力をどこにでも運ぶことができ、エネルギー問題を解決できます。

1986年には液体窒素中で超伝導現象を示す高温超伝導体が発見され、2016年で30年になり、ようやく産業界で超伝導線が実用的に使われるようになってきました。

超伝導応用の中でもっとも期待されているのは電力輸送用の超伝導ケーブルです。この実現のための基礎と応用を繋ぐ研究を行っています。

● 今後進めたい研究

流している電流に平行に磁界がかかると縦磁界効果が起ります。これにより超伝導ケーブルの電流容量が増えます。どのくらい増えるかは用いる超伝導線材の特性やケーブルの構造により大きく異なります。このケーブルの電流容量を数値的に計算することができます。

したがって、超伝導線材の特性をどのように向上させれば、最終的な超伝導ケーブルの電流容量を増やすことができるのか検討しています。

また、縦磁界という特殊な磁気構造下における磁束線の運動を、時間依存ギンツブルグ・ランダウ方程式(TDGL: Time Dependent Ginzburg-Landau equations)を用いたコンピュータシミュレーションから調べています。

● 特徴ある実験機器、設備

①無冷媒冷凍方式超伝導マグネット
他大学などからの利用申し込みにも対応可能
②SQUID磁力計(最大発生磁界7T)
③1000Aトランス
酸化物超伝導体の研究に使用

● 知的財産権（技術シーズ）

『超電導マグネットの励磁方法及び超電導マグネット装置』
特許出願 2005- （2005）、4201286 （2008）、松下照男、小田部エドモンド荘司、木内勝、坂本進洋、阿久根忠博、日本
『超伝導ケーブル』
特願2013-1850440、松下照男、小田部荘司、木内勝
『超伝導体を利用した加工装置及び加工方法』
特願2015-228714、鈴木恵友, 日高裕, 小田部荘司, 上原和晃

● 過去の共同研究、受託研究、産業界への技術移転などの実績

超電導機器対応線材技術開発（高温超電導線材のピン止めメカニズムの研究）
高温超電導線材のピン止めメカニズムの研究及び超電導電力機器
の適用技術標準化
国際超電導産業技術研究センター

「高性能超伝導電力ケーブルの開発」 独立行政法人科学技術振興機構（JST）
先端的低炭素化技術開発事業(ALCA)

● 研究室ホームページ

小田部荘司のホームページ
http://aquarius10.cse.kyutech.ac.jp/~otabe/
小田部研究室
http://aquarius20.cse.kyutech.ac.jp/
小田部研究室紹介
http://aquarius20.cse.kyutech.ac.jp/naiyou/index.html
九州工業大学超伝導グループ
http://www.super.kyutech.ac.jp/