希土類バリウム銅酸化物

希土類バリウム銅酸化物（ReBCO ^{[1] ）は、}高温超伝導（HTS）を示すことで知られる化合物のグループです。 ^{[2] ReBCO超伝導体は、他の超伝導材料よりも強い磁場に耐える可能性があります。 高い}臨界温度と臨界磁場のため、このクラスの材料は、従来の低温超伝導体では不十分な技術的用途での使用が提案されています。 これには、よりコンパクトで潜在的に経済的な構造を可能にするARCリアクターなどの磁気閉じ込め核 融合炉^[3]や、低温超伝導体を使用する大型ハドロン衝突型加速器の後の将来の粒子加速器で使用する超伝導磁石が含まれます。 ^{[4] [5]}

ReBCOにはあらゆる希土類元素を使用できます。一般的な選択肢としては、イットリウム（YBCO）、ランタン（LBCO）、サマリウム（Sm123）^{[6] 、} ネオジム（Nd123およびNd422）^{[7] 、} ガドリニウム（Gd123）、ユーロピウム（Eu123）^[8]などがあります。括弧内の数字は、希土類元素、バリウム、銅のモル比を示しています。

最も有名なReBCOはイットリウムバリウム銅酸化物YBa ₂ Cu ₃ O _7−x (またはY123)で、液体窒素の沸点を超える臨界温度を持つ最初の超伝導体です。^[10]イットリウム、バリウム、銅のモル比は1:2:3で、ペロブスカイトの典型的な構造であるサブユニットで構成される単位格子を持ちます。特に、サブユニットは3つあり、重なり合っていて、中央のサブユニットの中心にイットリウム原子、他のサブユニットの中心にバリウム原子が含まれています。したがって、イットリウムとバリウムは、慣例的にcで表される軸に沿って[Ba-Y-Ba]の順序で積み重ねられています（右図の垂直方向）。

得られたセルは、一般的に正方晶構造を持つ他の超伝導銅酸化物とは異なり、斜方晶構造を持っています。単位セルのすべてのコーナーサイトは銅で占められており、銅は酸素に対して2つの異なる座標、Cu(1)とCu(2)を持っています。酸素の可能な結晶学的サイトはO(1)、O(2)、O(3)、およびO(4)の4つです。^[11]

こうした材料は脆いため、ワイヤーを作るのは困難でした。2010年以降、工業メーカーはReBCO材料を異なる層で包み込んだテープ^{[12]を生産し始め、 [13]}商業利用への道を開きました。

2021年9月、コモンウェルスフュージョンシステムズ（CFS）は、 20 Kで20テスラの磁場を持ち、 40,000アンペアの電流を処理するReBCOテープを使用したテスト磁石を作成した。^{[14] [15]}重要な革新の1つは、テープを絶縁する必要がないため、スペースを節約し、必要な電圧を下げることができたことです。もう1つは磁石のサイズで、10トンで、これまでのどの実験よりもはるかに大きいものでした。磁石アセンブリはパンケーキと呼ばれる16枚のプレートで構成され、各プレートの片側にはテープの螺旋巻きがあり、反対側には冷却チャネルがありました。^[16]

2023年には国立高磁場研究所がReBCO超伝導磁石で32テスラを発生させる予定である。^{[17] [18]} 40Tの超伝導磁石が建設中である。

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