[发明专利]超导线材的常导过渡的检测方法

说明书

技术领域

本发明涉及超导线材的常导过渡的检测方法。

本申请基于2011年12月1日在日本申请的日本特愿2011－263580号主张优先权，并在此引用其内容。

背景技术

期望超导线材面向例如核磁共振图像装置、磁悬浮列车、磁轴承、电动机等超导磁体以及超导电缆的应用。朝向这些实用化，积极进行确保超导线材的运转中的可靠性的研究。

构成超导线材的超导体，一般临界温度(表示超导性的上限的温度)比常温低，所以利用液态氦以及液态氮等冷却介质以及冷冻机等而冷却到临界温度以下来使用。然而，即使从超导线材的外部冷却到临界温度以下，有时在通电时也会在超导线材的一部分发生热扰动等。若由于该原因，发生从超导状态向常导状态迁移的常导过渡，则产生焦耳热而超导线材的温度上升。因此，在温度上升了的超导线材的周围，促进常导过渡，从而扩大常导状态的区域(失超(quench)现象)。

在专利文献1中，记载了为了检测超导体因热扰动等而过渡到常导状态的失超之前的轻微的温度上升，在超导体上设置碳膜并根据碳膜的电压来检测微小的温度变化的方法。然而，专利文献1所记载的方法利用与碳膜的温度对应的电阻值在距离液态氦的温度数K(开尔文)左右的极低温区域明显大的性质(参照专利文献1的图7)。因此，难以应用于临界温度是77K以上(例如100K左右)的高温超导体。

在专利文献2中，记载了使偏振光光线从光源入射至缠绕于超导线材的光纤并检测来自光纤的偏振光的相位差，并检测从光纤中透过的光的偏振光状态的异常的超导体失超检测方法。

另外，在专利文献3(特别参照第四发明)中记载了如下所述的超导线的失超检测方法。即，是一种光纤安装在超导线的外部，测定基于在对超导线通电时的异常部分中的机械式位移的来自光纤的变形部分的反射光或者来自光纤的另一端的透过光，来检测超导线的异常的方法。

然而，在专利文献2、3所记载的方法中，由于失超的原因，导致超导线材活动，光纤的位置偏移以及变形增大，所以只能够判定光纤的异常的有无，而不能够确定发生了失超的位置。

在专利文献4以及非专利文献1中，记载了基于使用了光纤布拉格光栅(FBG)的光纤型温度传感器的在极低温下的温度测量方法。FBG是在光纤的纤芯中形成了周期性折射率变化(光栅)的光纤型器件，其具有选择性地反射由纤芯的有效折射率和光栅周期决定的特定的波长(布拉格波长)的性质。在FBG，若周围温度变化，则纤芯的有效折射率和光栅周期发生变化，所以布拉格波长发生变化。因此，通过预先求出周围温度与布拉格波长的关系，从而能够作为温度传感器来使用。

在专利文献4中，在光纤的FBG的周围设置有与作为光纤的主要成分的二氧化硅相比热膨胀系数(TEC)大的铝(Al)以及聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)等包覆材料(涂层)。由此，使由温度引起的布拉格波长的变化增大，提高温度传感器的灵敏度。另外，在非专利文献1中，示出了歪斜、温度、线膨胀的测量例。

专利文献1:日本国专利第2577682号公报

专利文献2:日本国特开平8－304271号公报

专利文献3:日本国特开平7－170721号公报

专利文献4:美国专利第6072922号说明书

非专利文献1:Wolfgang Ecke et al.,“Fiber optic grating sensors for structural health monitoring at cryogenic temperatures”,Proc.SPIE,2007,Vol.6530,653002

若能够利用具备了专利文献4以及非专利文献1所公开的FBG的光纤型温度传感器来测量伴随失超的超导线材的温度变化，则认为能够检测失超。然而，超导线材通常以数百米为单位来使用。若在以数百米为单位的部位发生失超，则虽然超导线材的特性(临界温度、临界电流等)也取决于超导线材的运转状况(冷却温度、通电电流等)，但是在失超传播数米左右期间，失超起点部达到600～700K的温度，其结果，有可能引起超导线材的特性恶化、烧损。因此，为了在超导线材发生特性恶化以及烧损之前发现失超，需要在从失超起点部开始最多在数米以内检测出温度变化。

即，在使用了FBG的光纤型温度传感器的情况下，需要以数米间隔多点配置成为传感头的FBG。例如，若对300m的超导线材配置1根光纤，并在该光纤上以1m间隔设置FBG，则FBG总数为300点。然而，在1根光纤上多点配置FBG的方法存在以下问题。