【公開日：2025.06.10】【最終更新日：2025.04.14】
課題データ / Project Data
課題番号 / Project Issue Number
24NU0019
利用課題名 / Title
銅酸化物超伝導体(REBCO)のREサイト多元素置換による照射影響の変化に関する研究
利用した実施機関 / Support Institute
名古屋大学 / Nagoya Univ.
機関外・機関内の利用 / External or Internal Use
外部利用/External Use
技術領域 / Technology Area
【横断技術領域 / Cross-Technology Area】（主 / Main）計測・分析/Advanced Characterization（副 / Sub）-
【重要技術領域 / Important Technology Area】（主 / Main）革新的なエネルギー変換を可能とするマテリアル/Materials enabling innovative energy conversion（副 / Sub）-
キーワード / Keywords
高温超伝導材料,熱電材料/ Thermoelectric material,電極材料/ Electrode material,電子顕微鏡/ Electronic microscope,電子回折/ Electron diffraction,熱電発電/ Thermoelctric Power Generation,電子分光/ Electron spectroscopy
利用者と利用形態 / User and Support Type
利用者名（課題申請者）/ User Name (Project Applicant)
大野 直子
所属名 / Affiliation
横浜国立大学 大学院工学研究院
共同利用者氏名 / Names of Collaborators in Other Institutes Than Hub and Spoke Institutes
山田 祐斗
ARIM実施機関支援担当者 / Names of Collaborators in The Hub and Spoke Institutes
荒井 重勇
利用形態 / Support Type
（主 / Main）技術代行/Technology Substitution（副 / Sub）-
利用した主な設備 / Equipment Used in This Project
報告書データ / Report
概要（目的・用途・実施内容）/ Abstract (Aim, Use Applications and Contents)
希⼟類系の銅酸化物超伝導体(REBCO)は⾼い超伝導転移温度、⾼磁場までの優れた臨界電流特性、積層による⾼い機械的剛性から、核融合炉の商⽤化を劇的に加速させる材料である。しかし、REBCOは中性⼦照射されると超伝導転移温度(Tc)が線形に低下していき、臨界電流密度(Jc)も概ね10^22n/m^2程度の照射で低下することが分かっている。⼀⽅で、近年、ハイエントロピー合⾦(HEA)が照射環境で⾼パフォーマンスを維持する⾰新的原⼦炉構造材として注⽬されている。我々はREBCOに照射耐性を付与する⽬的で、本質的に照射に強いHEの概念をREBCOに応⽤したハイエントロピーREBCO(HE-REBCO)の開発を⾏っている。本研究は、中性⼦照射で⽣じる複雑なカスケード損傷の⽐較対象として、超⾼圧電⼦顕微鏡を⽤いた電⼦線照射によって、HE-REBCOの損傷組織発達素過程を明らかにすることを⽬的とする。
実験 / Experimental
超⾼圧電⼦顕微鏡を⽤いて収束させたビームを照射することで、試料に酸素空孔およびRE, Cu, Baサイトのアンチサイト⽋陥を導⼊し、照射前後の結晶構造変化とアモルファス変態の有無を観察する。想定している電流密度、観察倍率、損傷速度は以下の通りである。試料直上の電流密度 1400 ~ 1500 A/cm^2観察倍率 > 400 K損傷速度 10^-4 ~ 10^-1 dpa
結果と考察 / Results and Discussion
REサイトを3元素置換したREBCOと5元素置換したREBCOの照射実験を行った。いずれの試料も、10分以上の照射後もREBCOの格子縞が健在であった。観察倍率の格子縞からは照射による結晶構造の乱れが検出できなかったので、照射後に同領域の制限視野回折パターンを取得したところ、アモルファス構造を示すリング状のパターンが生じていた。いずれの場合も昨年度に実施したYBCOや2元素置換したREBCOと比べて高い照射耐性を示したことは確かであった。
図・表・数式 / Figures, Tables and Equations
REサイトを3元素置換したREBCOの格子像(照射前)
REサイトを5元素置換したREBCOの格子像(照射前)
その他・特記事項（参考文献・謝辞等） / Remarks(References and Acknowledgements)
成果発表・成果利用 / Publication and Patents
論文・プロシーディング（DOIのあるもの） / DOI (Publication and Proceedings)
口頭発表、ポスター発表および、その他の論文 / Oral Presentations etc.
- H. Yamada et al., "Displacement damage relaxation process in multiple rare-earth substituted copper oxide superconductors by in situ electron irradiation", 33rd SYMPOSIUM ON FUSION TECHNOLOGY (SOFT2024), Dublin, 2024/09/22-27, poster presentaiton.
特許 / Patents
特許出願件数 / Number of Patent Applications：0件
特許登録件数 / Number of Registered Patents：0件