世界最高の超伝導線材の開発：未来のエネルギー革新への躍進

Tokyoバッファロー大学の科学者たちは、希土類バリウム銅酸化物（REBCO）を用いて、世界最高性能の高温超電導（HTS）電線を作り出しました。この新しい電線は、5ケルビンから77ケルビンまでの全ての磁場と温度範囲で、最高の電流密度とピンニング力を誇ります。これらの性能向上は新記録を打ち立てるだけでなく、産業で広く利用されるためにコスト効果を高める一歩となっています。

HTSワイヤーは多くの用途で利用されています。

エネルギー生成では、洋上風力発電の能力を倍増させる計画があります。また、グリッド規模の超伝導磁気エネルギー貯蔵システムや、高電流の直流および交流送電線における無損失電力伝送が含まれています。そして、グリッド用の非常に効率的な超伝導トランス、モーター、故障電流制限装置も考慮されています。

商業用核融合は、無限のクリーンエネルギーを提供する可能性のある有望な技術です。世界中で約20の民間企業がこの技術を開発しており、高温超電導ワイヤーに多額の投資をしています。

本研究では、HTSワイヤーが非常に優れた性能を示しました。4.2ケルビンの条件下では、磁場がない時に平方センチメートルあたり1億9000万アンペアを運ぶことができ、7テスラの磁場があるときも平方センチメートルあたり9000万アンペアを運びました。商業用核融合における目標温度である20ケルビンでは、磁場がない場合は依然として平方センチメートルあたり1億5000万アンペア、7テスラの磁場がある場合は平方センチメートルあたり6000万アンペアを運ぶことができました。このような優れた結果は、未来の技術にとって重要です。

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このワイヤは磁気渦を非常に強く保持することができ、その力は最大で1立方メートルあたり6.4テラニュートンに達します。これにより、大幅な性能向上が可能であり、商業用途での高温超電導（HTS）ワイヤのコストを削減できる可能性が示されています。

HTSワイヤーは、イオンビームアシスト蒸着法（IBAD）によるMgOの使用など、先進的な手法で製造され、相分離と自己組織化技術を用いてナノコラム欠陥を作り出しました。このプロセスにより、非常に小さな間隔で微小な非超伝導性の柱が追加され、磁束のピン止め能力が向上し、より高い電流を運ぶことが可能になります。

最近のHTSワイヤー性能の向上には実践的な利点があります。これらの向上は超伝導技術をより商業的に利用しやすくするかもしれません。エネルギーセクターはこれらの開発から大きな恩恵を受ける可能性があり、より効率的で信頼性の高い電力伝送が期待されます。さらに、商業用核融合における進展は無限のクリーンエネルギーをもたらす可能性があり、これらの進歩の重要性を一層際立たせています。

バッファロー大学のHTS（高温超伝導）ワイヤに関する研究は、大きな進展です。この技術革新により、超伝導技術がエネルギーの生成、伝送、保管において重要な役割を果たす可能性があります。この成果は、エネルギー効率と持続可能性の改善につながり、電力網から商用核融合に至るまで幅広い影響を与えることが期待されます。