核融合炉の超伝導マグネットの製造コストおよび炉内構造物のメンテナンスコストを削減するための新しい核融合炉設計案として分割型高温超伝導マグネットシステムが提案されている。本研究の目的は、高温超伝導ケーブルのバットジョイントにおける基礎特性の把握と液体窒素温度、数百A印加時の高温超伝導ケーブルの発熱耐性の証明を行い、分割型高温超伝導マグネットの実現可能性を実証することである。
まず、バットジョイントの基礎特性の把握のために高温超伝導テープのバットジョイントの基礎研究を行った。まず、実験評価により、輸送電流の増加にともない接合抵抗が増加することを確認し、数値解析評価により、この原因が接合部付近の超伝導フィラメントの材料劣化である可能性が高いことを示した。また、数値解析評価により、接合部における超伝導フィラメントの相対位置は接合性能へは影響せず、接触状況が接合性能を決定づけるのに支配的であることを示した。以上の考察により酸化物高温超伝導ケーブルのバットジョイントに共通な基礎特性を把握することができた。加えて、材料劣化の防止、接触状況の改善のために金属メッキが有効であることを示唆した。
得られた結果を基に積層型高温超伝導ケーブルのバットジョント試験を行った。まず、金属メッキによる接合面状態の改善および保護が有効であることを確認した。加えて、バットジョイントにおいて液体窒素温度、輸送電流500A以下の場合に接合部での発熱による高温超伝導ケーブルの常伝導転移および臨界電流の低下を防止できることを実験的に確認した、すなわち高温超伝導ケーブルの発熱耐性を実証した。最終年度には、実際に分割型高温超伝導マグネットプロトタイプを製作し、その性能評価を行った。結果を基に今後の開発課題を提示し、また、エネルギー損失評価によって、銅コイルに対する分割型高温超伝導マグネットの優位性を示した。