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ニオブチタン( Nb-Ti ) はニオブとチタンの合金で、工業的には超伝導磁石用のタイプ II 超伝導線として使用され、通常はアルミニウムまたは銅マトリックス内の Nb-Ti 繊維として使用されます。
Nb-Tiの高臨界磁場と高臨界超電流密度は、1962年にアトミックスインターナショナルのT. G. ベルリンコートとR. R. ヘイクによって発見されました。[2] [3] Nb-Ti合金は加工が容易で手頃な価格であることで知られており、他の超伝導材料とは一線を画しています。
Nb-Ti 合金の最大臨界磁場は約 15 テスラであるため、最大約 10 テスラの磁場を生成できる超磁石の製造に適しています。より強い磁場には、ニオブ-スズなどの高性能超伝導体が一般的に使用されますが、これらは製造が難しく、生産コストも高くなります。
2014年の世界の超伝導市場規模は約50億ユーロでした。[4] 磁気共鳴画像（MRI）システムは、そのほとんどがNb-Tiを使用しており、市場全体の価値の約80％を占めています。
注目すべき用途
超伝導磁石
アルゴンヌ国立研究所のバブルチャンバーには直径4.8メートルのNb-Ti磁石があり、1.8テスラの磁場を発生させます。[5]
フェルミ国立加速器研究所のテバトロン加速器の全長4マイルのメインリングには、約1,000個のNb-Ti超伝導磁石が使用されました。[6]磁石には50トンの銅ケーブルが巻かれており、その中には17トンのNb-Tiフィラメントが含まれていました。[7]磁石は4.5 Kで動作し、最大4.5 Tの磁場を生成します。
1999年:相対論的重イオン衝突型加速器は、 3.8kmの二重貯蔵リング内でビームを曲げるために1,740個のNb-Ti SC 3.45T磁石を使用します。[8]
大型ハドロン衝突 型加速器の磁石には1,200トンのNb-Tiケーブル[9]が含まれており、そのうち470トンはNb-Ti [10]で残りは銅であり、最大8.3 Tの磁場を安全に操作できるように1.9 Kに冷却されます。
ニオブ・チタン超伝導磁石コイル（液体ヘリウム冷却）は、国際宇宙ステーションのアルファ磁気分光計ミッションで使用するために製造されました。後に非超伝導磁石に置き換えられました。
実験核融合炉 ITERは、ポロイダル磁場コイルにニオブチタン合金を使用している。2008年に試験コイルは52kA、6.4Tで安定動作を達成した。[11]
ウェンデルシュタイン 7-Xステラレータは磁石に Nb-Ti を使用し、4 K に冷却して 3 T の磁場を生成します。
SCMaglevは、列車に搭載される磁石にNb-Tiを使用しています。この技術を使用した列車は現在、時速603kmの世界最高速度記録を保持しています。この技術は中央新幹線に導入され、東京、名古屋、大阪間で最高時速505kmで旅客サービスを提供する予定です。東京-名古屋間の建設が進行中で、2027年に開業する予定です。 [12]
ギャラリー
参照
- ニオブ-スズ
- バナジウム・ガリウム、18テスラまで使用可能
さらに読む
- Nb-Ti – 始まりから完成まで – 最適な組成と導体設計および製造方法の発見。
参考文献
- ^ Charifoulline, Z. (2006 年 5 月). 「LHC 超伝導 NbTi ケーブル ストランドの残留抵抗率 (RRR) 測定」. IEEE Transactions on Applied Superconductivity . 16 (2): 1188– 1191. Bibcode :2006ITAS...16.1188C. doi :10.1109/TASC.2006.873322. S2CID 38953248.
- ^ TG Berlincourt および RR Hake (1962)。「高電流密度および低電流密度における超伝導遷移金属合金のパルス磁場研究」。Bull . Am. Phys. Soc. 2 (7): 408。
- ^ TG Berlincourt (1987). 「超磁性材料としてのNbTiの出現」Cryogenics . 27 (6): 283. Bibcode :1987Cryo...27..283B. doi :10.1016/0011-2275(87)90057-9.
- ^ 「Conectus - Market」。2014年8月11日時点のオリジナルよりアーカイブ。2015年5月17日閲覧。
- ^ 「超伝導磁石」HyperPhysics 2019年1月4日閲覧。
- ^ R. Scanlan (1986 年 5 月)。「加速器マグネット用高磁場超伝導材料の調査」(PDF)。2011 年 8 月 30 日時点のオリジナル(PDF)からアーカイブ。2011年 8 月 30 日閲覧。
- ^ Robert R. Wilson (1978). 「テバトロン」(PDF) . Fermilab . 2019年1月4日閲覧。
- ^ “RHIC”. 2011年6月7日時点のオリジナルよりアーカイブ。2009年12月7日閲覧。
- ^ Lucio Rossi (2010 年 2 月 22 日). 「超伝導: CERN の大型ハドロン衝突型加速器における役割、成功、挫折」.超伝導科学技術. 23 (3): 034001. Bibcode :2010SuScT..23c4001R. doi :10.1088/0953-2048/23/3/034001. S2CID 53063554.
- ^ LHC 超伝導ケーブル量産状況 2002
- ^ 「ITER プロジェクトの歴史におけるマイルストーン」iter.org 2011年3 月 31 日閲覧。
テストコイルは 52 kA、6.4 テスラで安定した動作を達成。
- ^宇野衛（2016年10 月）。「超電導リニア中央新幹線プロジェクト」（PDF）。日本鉄道交通評論（68）：14-25 。 2021年7月21日閲覧。