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[NRIMNews1991-05.pdf](https://mdr.nims.go.jp/filesets/5cdb33eb-f4a5-4f8f-9da4-4d36da564163/download)

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真鍋 烈

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[金材技研ニュース 1991 No.5](https://mdr.nims.go.jp/datasets/a18ee8e4-fbd4-4f8e-8eac-6e9f66248166)

## Fulltext

金属技研ニュース　1991　No.5i〇一、ゼEoo一一〇［蜆⊂○箏○コーooo－o〕0＝あ○蜆oo．］o－Eo－o呵o］一〇〇〕’0E0f000眈o〇一10－〇一眈○眈ωEo．ゼ≧里三…ω…Z－o○餉］o〕f←■1　　「磁界技術施設」特集「磁界技術研究施設■80Tマグネットの開発／超蠣密磁界で案験開始■大口径マグネットが完成／ハイブリッドマグネットは製作中」開発進む4種類のマグネットシステム世界最高水準の共同研究施設の建設へ　高温超電導発現機構の解明には，各種の計測を強磁界中において行うことが最重要である。このような目的に使用するマグネットは，発生磁界が高いこと，磁界の均」性・安定性が優れていること，磁界の発生空問が広いことなどが必要である。しかし，これらの要求を1つのマグネットで満足させるのは不可能である。　当研究所は，科学技術庁が推進している超電導材料研究マルチコアプロジェクト（金材技研ニュース，1988，No．5参照）の超電導性能評価コアの中で，使用目的が異なる4種類のマグネットシステムから　300　100　60！卜30×1ト良10趨　6剖潔　3　1O．60．3　ル■（ス1単マ1発グ消耗ネ刑ツ芒ト当研究所の　　　　　当研究所のパルスマグネット　　ハイブリッド　　　　　　　　マグネットハイブりツドマグネ・ノト水冷菩伺マグ不ツト超電導マグネ・ント鉄芯電磁石1O■呂　I0■6　10－4　10■2　1　　102　104　　　　　　　　磁界発生時間（秒）　　　　　　現在技術で発生可能な磁界　　　　　（斜線は当研究所で計画中のもの）なる磁界技術の研究施設を完成させることにした。この研究施設は，超高磁界用の80T（Tはテスラで磁界の単位，1T＝1O，OOOガウス）級ロングパルスマグネット，均一安定磁界用の超精密磁界マグネット，広い磁界空問用の20丁級大口径超電導マグネット，および定常高磁界用の40丁級ハイブ　リッドマグネットからなっている。　次ぺ一ジ以下に，それぞれのシステムの現状について少し詳しく紹介するが，80丁級ロングパルスマグネットは電源部が完成し，現在はマグネット部の開発を進めている。超精密磁界マグネット　　　　はシステムの立ち上げがほぽ完了し，既に　　　計測評価への使用が始まっている。20丁級　　　大口径超電導マグネットは製作が完了し，　　　立ち上げ試運転に入っている。40丁級ハイ　　　　ブリッドマグネットはこれらのマグネット　　　　システムの中で最大規模のもので，平成5　　　年度完成を目指している。　　　　超強磁界の利用は超電導体の研究のみな　　　　らず，ほとんどの研究分野で有効かつ重要　　　　な研究手法である。当研究所が開発を進め　　　　ているマグネットシステムは，現在までの　　　技術で発生可能な磁界の上限を超える世界10壱　　　最高水準のものであるので，全システムの　　　完成後は，内外の研究者に開かれた共同研　　　究施設として運用する計画である。1◇80丁級回ングパルスマグネット◇　パルスマグネットは，定常的に発生できる磁界よりもはるかに強い磁界を，短時問ではあるが発生させることができる。発生磁界の持続時間は，秒単位以上のものからマイクロ秒以下のものまであるが，持続時間の長いものほど製造が困難である。しかし，変化が比較的遅い現象を測定の対象にする場合には，強磁界をある程度長時問にわたって持続できるバルス幅の広いロングパルスマグネットが必要である。当研究所で計画している80丁級ロングパルスマグネットは，50～80Tの超強磁界を数ミリ秒～数十ミリ秒持続して発生させることを目標にしている。　電源部（金材技研ニュース，1989，N・．8参照）には，放電スイッチ（イグナイトロン）1．6MJの蓄積能力を持つコンデンサバンクを使用し，放電用のスイッチにはイグナイトロン8個を並列に用いている。マグネットが破壊したときの被害を最小隈にするために厚肉ステンレス鋼板製の保護箱にマグネットを収め，また，計測系への高電圧の流入事故を防ぐために測定信号は光信号に変換して光ケーブルで導くなどの配慮もしてある。現在は，最大発生磁界80Tを目指してマグネット部の開発を進めているが，このような超強磁界用のマグネットで最大の問題点は，巨大電流による大きな発熱と電磁力による応力である。　マグネットは励磁前に液体窒素で77Kに冷却し，抵抗を低くして使用する。それでもジュール熱に　　　　　よる温度上昇は，容易に300K以上にコンデンサ　　　　　　クローバーバンク　　　　　　　スイッチ計測・解析装置ハルス仰トN／試料液体窒素容器　　光フアイバー　　　　＼デジタル　　　〕メモり一　　1’、光変換器直流増幅器直流増幅器80丁級回ングパルスマグネットシステムの構成図なる。一方，コイルを広げる方向に作用する応力は，80Tの場合は2500MPa以上に達すると計算される。この大きな応力がコイルに加わるので，巻き線材に強度の大きい高導電性材料を使用するのみでなく，マグネットの構造材によるコイルの補強も必要である。こうしたことから，当研究所では高強度高導電材料として銅一銀合金の開発を進めるとともに，線材形状，配置，線材の固定法と絶縁法などマグネット構造の最適化の研究を行って，目標発生磁界の達成を試みている。6050（401ト×ト30鹸　20檀　10　　　　。1　　　　■　’、　　　’　　、／　　V　　＾　　ハ1＼／　＼　　　応力＼■　　　　　　、温度磁界700600500】　憂400寒　ぐ300□200O　　　　　10　　　　20　　　　30　　　　　　　時　間（ミー」秒）40　100　7750300025002000｛　　屋　　ミ1500違　　恒　　仲1000睡　　目＝500讐ミl1輔一’州　　傲〃」　　糾肯　麟嘩　　。片丁・　　箏1丁　　」←r1「’　　甘叫’　　ぽ，・“・パルス磁界発生に伴うコイルの温度上昇と円周方向応カ絶縁破壊によリ巻線が溶断したコイルの断面◇超精密磁界マグネット◇　超精密磁界とは，空間的な均一性や時間的な安定性が優れている磁界を意味しており，核磁気共鴫（NMR）などの磁気共鳴の測定や量子振動現象の測定には不可欠なものである。平成元年度に完成した当研究所の超精密磁界マグネットシステム（金材披研ニュース，1990，N。．6参馴は，機能が異なった3つのサブシステム（NMR等の測定用，NMR以外の物性の精密測定用，および高分解能NMRの1員1淀用）からなっている。これらのサブシステムを使い分けることによi〕，超精密磁界を必要とする実験分野の大部分をカバーできる血　磁界発生部，温度コントロール部，および計測システムの基本部分の立ち上げと調整は，昨年度末までにほぽ完了した。現在は，第1のサ動の観湖や，高S／N比でのNMR信号の観鰯に成功している。　本年度からは，所内の研究者およぴ国内外の大学や研究所の研究者と協力して，酸化物超電導体，有機物超電導体，ヘビーフェルミオン超電導体，半導体，有機物などについて，このシステムを使周する共同研究を開始することになっている。更に，この趨糟密磁界マグネットシステムの機能を広げる準備を進めておつ，超低温から室温に至る濫度範囲での比熱や帯磁率の測定，極低温（O．35K～1．5K）での固体幅広NMRの測定，1．5K～800Kでの長時閥高安定N　M　Rの測定などが，近く可能になる予定である。ブシステムで1．5Kから800Kに至る温度範鰯での固体幅広NM　Rの測定，第2のサブシステムで趨低漁（0．03K）から室温に至る温度範囲での抵抗，磁化，およびそれらの量子振動の測定，第3のサブシステムで玉73Kから373Kの温度範囲での500MHz圃体高分解能N　M　Rの汲j定が可能である。　当研究所の趨精密磁界マグネットシステムの特色は，超精密磁界マグネットとしては世界で最も強い工6Tの磁界を発生できることと、マグネットの内径すなわち試料セットのスペースを充分に大きくしてあることで，いろいろな実験への応用が可能である。また，試料を直接上方から装入できるトップローディング方式の希釈冷凍機の採用や，N　M　R測定の最適条件の選択が魯動的に行えるオートチューニングの開発など，使いやすさに配慮した設計がなされている。　この趨精密磁界マグネットシステムを用いると，酸化物趨電導体をはじめとして金属や半導体などの無機物から，生体物質も含む有機物までの広範囲な物質の物性や特性の損1淀，電子状態の解明，物質構造の解析が行える。ここに示した測定例のように，既に種々の物質の量子振O，O3K…　一11．70　　　　　　　　　互2．15　　　　　　　　　12．bO　　　　　　　　　i3．05　　　　　　　　　13．501350　　　　　　　磁　弊（テスラ〕（l1嚇い趨精密磁弊と趨低淵．で初めて鰍興jが可能にな　ったヘビーフェルミオン物質の磁化の搬予振動（パ！いづ♪4．2K70 　　　80　　　　　　　　　　　90　　　　　　　　　　　三〇〇　　　　　　　　　　1互0　　　　　　　綴波数（M肪）　（b）イットりウム系酸化物趨電導休のNMR超糟密磁界マグネットシステムによる測定例（これらの波彩から物質印の電予の状態がわかる〕◇20丁級大口径超電導マグネットと40丁級ハイブリッドマグネット◇　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　ハイブリッドマグネットは，外側の超電導マグ　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　ネットと内側の水冷銅マグネットを同軸二重構造　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　に配置した装置である。超電導マグネット単独で　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　は発生が不可能な，大きな定常強磁界を発生でき　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　るのが特色である。　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　現在，世界で稼働しているハイブリッドマグネ　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　ットは，大きいものでも30丁級である。当研究所　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　のハイブリッドマグネットは，超電導マグネット　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　で有効内径400㎜の空間に15Tの磁界を発生し，そ　　　　　　　　　　　　　　20丁級大口径超竈　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　の内側に有効内径30mmで25Tの追加磁界を発生す　　　　　　　　　　　，歴導マグネパの地　　　　　　　　　　　　　　下ピット内低温容　　　る水冷銅マグネットを配置して，合計で40Tの定　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　常超強磁界を発生させる計画である。　当研究所の20丁級大口径超電導マグネットは，　　　蓄積エネルギーが63MJの超電導マグネット部外層1マグネット，外層2マグネット，中層マグ　　は，巻線部の重量が9．4tの巨大なものになる。15ネット，内層マグネットの4種類の円筒状マグネ　　MWの電力を消費する水冷銅マグネットを冷却すツトで構成される同軸多重構造の装置である。構　　るために，電食を生じにくい純水を700m3／hで強．成マグネットの組み合わせを変えることにより内　　制循環させる。また，この純水を約10℃に冷却す径40㎜で20．5T，内径160㎜で18T，内径310㎜で　　るための冷凍機に，6MWの電力と54m3／hの市15Tの各種磁界空問を作ることができる。　　　　　水が消費される。この巨大システムの設置には，　マグネットの運転温度は1．8Kで，3台の独立し　　2，300m2程度の床面積が必要である。た電源によって励磁される。外層1マグネットと　　　水冷銅マグネット部は，現在製作が進行中であ外層2マグネットは，巻線材中の銅の分量をふや　　る。超電導マグネット部は基本設計が完了し，詳したり冷却チャンネルの体積を大きくするなどし　　細設計に取りかかった段階である。全システムのて，安定度の高い設計にしてある。その結果，巻　　完成は，平成5年度を予定している。線材の超電導体に数㎝程度の大きな常電導部が発　　　なお，20丁級および40↑級の両マグネットシス生しても，自動的に超電導状能を回復する。した　　テムの超電導マグネットには，強磁界用超電導線がって，このマグネットの内部で小型マグネット　　材として当研究所が開発した（Nb，Ti）3Sn極細多の性能試験などのような，磁界を乱す実験を行う　　芯線材が採用されている。ことが可能であり，酸化物高温　　　　　　　　　40丁級ハィブリツドマグネツト超電導体のマグネット評価言式験　　　超電導マグネット　　　　　　r液体へりウム配管等を行うのに適してい糺　水冷銅ユツト＼　　＼このマグネットシステムは平電源、　　　　1。。騨導多三⊥ング成2年度に製作が完了しており・　　　2、。水冷銅　マグ不一！　、、次冷却水既に立ち上げ試験を開始してい　　　　　　　　　マグネ・バ　　　　　　　　　　　　　タンク（市水）る。諸外国で現在稼動されてい　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　）る20丁級超電導マグネットはいずれも口径が20㎜程度のもので　　　　　　　マグネツト制御盤あるので，このマグネットは本　　　　　　　　　　ノ　　　　　　　　ー　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　、にダボ冷凍機草㍗丁簑！こ讐；ζ　　　純水製造装置㍗狐きよう。　　　　　　　　　　　　　　　　　40丁級ハイブリッドマグネットシステムの杷成図6月の研究発表 （国内分）学・協会名 開催期間 発　　　　表　　　　題　　　　目 発表者　（所属）国際ステンレス 6．10－6．13 1．High　Cycle　Fatigue　of　Some　Austenitic　Stee1s 長井　寿（第1）ほカ・鋼会議（幕張1 at　Cryogenic　Temperatures．日本コンベンシ 2．Discontinuous　Deformation　of　Austenitic　Stain一 石川圭介（第1）ほカ・ヨンセンター） less　Stee1s　at　Liquid　Helium．3．Effect　of　Carbon　on　Creep　Rupture　Strength　and 阿音匡冨士雄（第2）Ductility　of　a10％Cr－30％Mn　Austenitic ほかStee1．4．Strength　and　Toughness　of　Austenitic　Stainless 緒形俊夫（第1〕ほカ：Steels　at　Cryogenic　Temperatures．目本金属学会関 6．17～6．20 1．Effect　of　Heat－Treatment　on　Tensi1e　Properties 橋本健糸己（第3）ほカ’係国際シンボジ of　Forged　TiA工Base　Alloy　with　Addition　ofウム（仙台：仙 Manganese．台青年文イヒセン 2．Phase　Stablity　and　Deformation　Properties　in 信木　稔（第3）ほカ’ター） TiA1Intermeta1lics　Containing　Ti3Al．3．Elastic　Properties　of　Transition　Metal　Disi1icides 中†寸森彦（第3）ほカ・and　Trialuminides．4．Syntheses　and　Epitaxia1Growth　of　Pd－Te 矢田雅規（表面）ほカ・Intermetal1ic　Compound　Films　by　Mo1ecularBeam　Epitaxy．山東科学技術庁長官筑波支所を視察　山東科学技術庁長官は，平成3年4月5日，当研究所筑波支所に来所され，当研究所が行っている最先端研究の成果を中心に，所内を熱心に視察された。般公開　　本所と支所で600人ほどが参観　　　　SClENCE　NOW’91も好評　当研究所では，科学技術週問行事の一環として，目黒本所（4月16日）と筑波支所（4月19日）を一般公開し，科学技術庁主催のSCIENCE　NOW’91（4月10日～13日，東京・晴海）に出展した。　」般公開では，本所約220名，支所約350名の来訪があり，研究成果の説明や質間に対する応答が，第一線研究者により熱心に行われた。　SCIENCE　NOW’91では，当研究所が目指す今後の方向と幅広い研究の内容を紹介するパネルや展示物が，大勢の参観者の興味を集めた。SClENCE　NOW’91を視察する本村科学技術政務次官◆特許速報◆●出願　　　　発　明　の　名　称流動化反応方法帥鯛2　12．26出願番号02一名18934　　　　発　　明　　者　　名板垣孟彦，新井　隆，小林敏治●登録発　明　の　名　称 登録臼 登録番号 発　　明　　者　　名P型熱発電材料 3．1．31 1599玉40 函田勲夫，磯鎚幸宏グラファイトと商融点金属との接含材料の竣 3．1．31 1599167 福竃勝夫，藤塚正和，嗣蘭雅年造方法光学式変位測定装濫 3．1．31 三599玉88 北原　繁，黒囲聖治奥空アーク反応憧蒸稽法及ぴその蒸蒲装置 3．1．31 旦5992工8 新野　仁，福富勝夫，藤塚正和，岡圖雅年炭化チタンの被覆方法 3．1．31 旦599223 斎藤一勇，武邦　厚，杳原一紘，土佐正弘，新屠和鶏，（ほか1名）◆短　　信◆●受焚　第23回市村掌術貿・功綴貨　第1研究グループ　井上　廉，竹内　孝夫　　　　　　　　　　飯鴎　安男●人婁異動　平成3年3月30日　辞職小川恵一（表繭界繭制御研究部長）　平成3年3月31日　定年退職　佐々木靖男（機能特惟研究部長）　平成3年雀月1日　辞　　職　永田　義孝（管理部廠務課長）　辞　　職　中村　　実（管理部技術課長）●外園人研究員の受入れ氏　名所　属ア凹マ期　間氏　名所　属Rarn　Gopa1Sharmaインド　国立物理研究所酸化物高温趨電導材料の線材化に闘する錐礎的研究平成3年2月25日～平成3年3月2日JAl≡＝一WOONG　KO　　　韓国機械金属研究所　「Nb3A1超極細多芯趨電導線材の開発」に関する研究について，平成3年4月26日，上記の賞を受けた。併併昇アーマ期　閥氏　名所　属ア’マ鰯　閥任任任任管理部庶務課長　山囲　昌夫（管理部長）管理部技術課長　山囲　昌夫（管理部長）機能特性研究都長　天野　宗幸（機能特性研究都第1研究室長）表面界面制御研究都長　戸叶　一正（第1研究グループ第2サブグループり一ダー）固非目・液梱法による菊子趨電導非オ椎レの線孝オイヒ寺支術に関する研究平成3年3月1日～平成3年3月30日岩佐　葦和アメリカ　マサチューセッツエ科大学，フラ　　　　　ンスビッター国立磁石研究所強磁界マグネットに関する研究平成3年3月8B～平成3年3月28日●海外出張氏 名 所 属 期 悶 行 先 用 務字治 ・雅也 妻■妄礎物性研究都 3．2．26～3，3．16 　’フフンス 科学技術振興調整費による派遺伊藤喜久努 第1研究グループ 3．2．27～3，3．16 アメリカ 科学技術振興調整費による派遺冒 義雄 第3研究グループ 3，3．1－4．2．29 アメり力 ・憂期在外研究員北原 繁 組織擶11御研究普11 3．3．10～3．3，16 オーストラリア 第1圃オーストラ5jア鰯際会議脇席」松本武彦 妓礎物一1習…研究部 3．3．旦玉～3．4，1 アメり力 日米趨電導研究協カに伴う研究調査坂一井義和 第1研究グルーブ 3．3．呈5～3．4．30 アメり力 科学披術振興調整徽による研究調査前囲 弘 第1研究グループ 3，3，16～3．3．28 アメリカ 米圃物理学会年会出腐佐々木泰造 姥礎物憎…研究部 3．3．呈7－3．3．24 アメlj力 計算奉オ料科学に関する調．査太囲 昭彦 環境性能研究部 3．3．20～3．3．30 イギりス 研究動1苅調査及ぴ討論塩囲 一路 機能特性研究部 3．3．23～3．4．6 ドイツ，オランダ、4ギ3jス 傾斜機能材料研究動向に関する調．査新谷 紀雄 損傷機構研究部 3．3．24～3．4．呈 アメリカ，カナダ 新材料創製の海外における研究動向調盗北原 ’繁 組織制御研究部 3．3．31～3．4．12 アメリカ 冒米超電導研究協力による派遺1郷部竃士雄 第2研究グループ 3．3．31～3．4．13 ドイツ，イタりア，4ギ≡」ス 曇・E　C核融含研究協力による派遺恒生 第1研究グループ 3．4．6～3．4．22 アメリカ 趨電導材料の測定評価法に関する研究発行蕨科学技術庁金属材料技術研究所（本　　所）〒153東京都富熟区申覆幾2－3－12　　　　　TEL（03）37I9－2271，FAX（03）3792－3337（筑波支所）予305茨城爆つくば市平現1－2－1　　　　　TEL（0298）51－6311，FAX（0298）51－4556　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　－　6遡巻第389勢　　　　　　平成3年5月発行編集兼発行人　　真鍋　烈印刷所株武会社三輿印刷　　　　　　東京都新宿区西早稲田2一工一18