内容

高温超伝導の応用は，分野が幅広いことで知られ，現在の実用化例として，磁気共鳴イメージングやリニアモーターカー，超伝導送電ケーブル，核融合装置などがあります．上述の超伝導機器を開発するには，高温超伝導体の臨界電流密度の非接触測定が必要不可欠であり，その手法には誘導法と永久磁石法があります．

本研究では，高温超伝導薄膜内を流れる遮蔽電流密度の時間発展問題を解くことによって，非接触測定法を数値的に再現しました．遮蔽電流密度の巨視的振る舞いはMaxwellの方程式から導かれた非線形微積分方程式の初期値・境界値問題によって表されます．同問題は時間と空間の離散化により，各時間ステップにおける連立非線形方程式に帰着されます．

上述した非接触測定法を高速・高精度にシミュレーションするため，連立常微分方程式の高速解法，特異積分の高精度評価法とJ-E構成方程式緩和法を実装した有要素法コードが開発されました．同コードを用いて，誘導法及び永久磁石法の数値的再現を行うことにより，両法の解像度を数値的に調べました．また，HTS薄膜がクラックを含む場合の遮蔽電流密度解析法を開発し，非接触測定法のクラック検出可能性を数値的に検証しました．

図解