KR20190131456A - Superconducting wire - Google Patents

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KR20190131456A
KR20190131456A KR1020190058053A KR20190058053A KR20190131456A KR 20190131456 A KR20190131456 A KR 20190131456A KR 1020190058053 A KR1020190058053 A KR 1020190058053A KR 20190058053 A KR20190058053 A KR 20190058053A KR 20190131456 A KR20190131456 A KR 20190131456A
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김지만
신익상
나신혜
임재덕
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케이. 에이. 티. (주)
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Abstract

The present invention relates to a superconducting wire precursor capable of ensuring optimum superconductivity and mechanical properties, and especially, capable of ensuring high critical current density (J_c); and to a superconducting wire using the same. The superconducting wire precursor for manufacturing an Nb_3S_n superconducting wire comprises: a first Cu tube; and a plurality of multi-core modules laminated and filled in the first Cu tube. The multi-core modules are configured to include a plurality of first Nb group single core materials including Nb or Nb alloy in a first Cu pipe. The first Nb group single core materials include a first Nb group core material consisting of Nb, and a second Nb group core material consisting of NbTi outside the first Nb group core material.

Description

초전도 선재용 전구체 및 이를 이용한 초전도 선재{Superconducting wire}Superconducting wire precursor and superconducting wire using the same

본 발명은 초전도 선재용 전구체 및 이를 이용한 초전도 선재에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는, 최적 구조의 구현을 통해 초전도체의 함량을 늘려 임계전류밀도(Jc)의 향상을 도모할 수 있도록 한 초전도 선재용 전구체 및 이를 이용한 초전도 선재에 관한 것이다.The present invention relates to a superconducting wire precursor and a superconducting wire using the same. More particularly, the superconducting wire for superconducting wires to increase the content of the superconductor through the implementation of the optimum structure to improve the critical current density (J c ) It relates to a precursor and a superconducting wire using the same.

초전도 현상의 발견 이후 제2종 초전도체의 발견으로 합금과 화합물들의 초전도성에 대한 연구가 끊임없이 진행되었으며, 그 결과의 하나로 Nb3Sn, NbTi 등을 이용한 초전도 선재의 기술개발에 큰 진전을 이루게 되었다.After the discovery of superconductivity, the research on superconductivity of alloys and compounds has been conducted continuously with the discovery of the second superconductor, and as a result, great progress has been made in the technology development of superconducting wires using Nb 3 Sn and NbTi.

Nb3Sn 초전도 선재는 실용적인 초전도 선재로서 가장 먼저 개발되었으나, 많이 사용되는 NbTi에 비해 상대적으로 가공성이 떨어지고 가격이 비싸며 취성 등의 기계적 특성으로 인해 마그넷을 제작하는 데 많은 어려움이 있어 NbTi 선재보다 늦게 상용화되었다.Nb 3 Sn superconducting wire was first developed as a practical superconducting wire, but it is relatively lower in formability, expensive, and brittle due to the mechanical properties such as brittleness. It became.

그러나 Nb3Sn 초전도 선재는 기존의 NbTi의 한계치를 초월하는 우수한 초전도 특성으로 인해 NbTi을 대체하여 고자장용 초전도 선재의 재료로 인식되고 있다.However, Nb 3 Sn superconducting wire has been recognized as a material for high magnetic field superconducting wire by replacing NbTi due to its excellent superconducting properties that exceed the limit of conventional NbTi.

이러한 Nb3Sn 초전도 선재의 일례로, 대한민국 등록특허공보 등록번호 제10-071607호(2007.9.27.공고)는 Nb 또는 Nb 합금으로 제조된 파이프 부재 내주에 Sn을 함유하는 코어 물질을 삽입한 전구체로 제조되는 Nb3Sn 초전도 선재이다.As an example of such a Nb 3 Sn superconducting wire, Republic of Korea Patent Publication No. 10-071607 (2007.9.27. Announcement) is a precursor inserting a Sn-containing core material in the inner circumference of the pipe member made of Nb or Nb alloy Nb 3 Sn is a superconducting wire.

그런데 이와 같은 종래기술에도 불구하고 현재 초전도 선재 시장은 고자장 마그넷의 수요와 같이 임계전류 특성이 더욱 향상된 초전도 선재에 대한 요구가 증대되고 있는 실정이며, 이러한 실정에서 상기 종래기술과 같은 기술들은 현 시장의 요구에 부합하는 데는 부족한 문제점이 있다. However, despite such conventional technology, the current superconducting wire market is increasing the demand for superconducting wire with improved critical current characteristics such as the demand for high magnetic field magnets. There is a lack of problems in meeting the needs.

대한민국 등록특허공보 등록번호 제10-071607호(2007.9.27.공고)Republic of Korea Registered Patent Publication No. 10-071607 No. (2007.9.27.)

상기한 바와 같은 실정과 문제점을 해결하기 위해 발명된 것으로서, 본 발명은 기존에 Nb 심재 혹은 NbTi 심재를 사용하는 방식과 달리 Nb 심재에 NbTi 파이프를 결합한 형태를 적용하여 NbTi 파이프 두께 조절을 통해 Ti함량 및 확산 거리의 조정을 가능하게 하는 구조이며, 이러한 구조를 사용하여 초전도 선재 내에서 SnTi 합금에 의한 Ti 확산이 잘 이뤄지지 않는 영역에 Ti를 첨가하는데 주요한 방법으로 이를 통해 초전도 특성을 향상시키는 것이 가능하며, 특히, 높은 임계전류밀도(Jc)를 확보할 수 있도록 한 초전도 선재용 전구체 및 이를 이용한 초전도 선재를 제공하고자 하는 데 그 목적이 있다.Invented to solve the situation and problems as described above, the present invention, unlike the conventional method using the Nb core material or NbTi core material by applying the form of combining the NbTi pipe to the Nb core material by adjusting the NbTi pipe thickness And a structure that allows adjustment of the diffusion distance, and it is possible to improve the superconductivity property by adding Ti to the region where Ti diffusion by SnTi alloy is not easily performed in the superconducting wire by using this structure. In particular, it is an object of the present invention to provide a superconducting wire precursor and a superconducting wire using the same to ensure a high critical current density (J c ).

상기한 바와 같은 과제를 해결하기 위한 수단으로, 본 발명인 초전도 선재용 전구체는.As a means for solving the problems as described above, the precursor for a superconducting wire of the present invention.

Nb3Sn 초전도 선재를 제조하기 위한 초전도 선재용 전구체에 있어서, In the precursor for the superconducting wire for producing Nb 3 Sn superconducting wire,

제1 Cu 튜브,First Cu tube,

상기 제1 Cu 튜브 내부에 적층 충진되는 복수의 다심 모듈을 포함하여 구성되며,It comprises a plurality of multi-core module that is laminated and filled in the first Cu tube,

상기 다심 모듈은 제1 Cu 파이프의 내부에 Nb 또는 Nb 합금을 포함하여 이루어지는 복수의 제1 Nb기 단심재를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.The multi-core module is characterized in that it comprises a plurality of first Nb group single core material comprising Nb or Nb alloy in the interior of the first Cu pipe.

또한, 상기 제1 Nb기 단심재는,In addition, the first Nb-based single core material,

Nb으로 이루어진 제1 Nb기 심재 및First Nb core material consisting of Nb and

상기 제1 Nb기 심재 외측에 NbTi로 이루어지는 제2 Nb기 심재로 이루어지는 것을 특징으로 한다.It is characterized by comprising a second Nb-based core made of NbTi outside the first Nb-based core.

또한, 상기 제2 Nb기 심재와 제1 Cu 파이프 사이에는 Nb으로 이루어지는 Nb층이 더 구비되는 것을 특징으로 한다.In addition, an Nb layer made of Nb is further provided between the second Nb base core and the first Cu pipe.

또한, 상기 다심 모듈은,In addition, the multi-core module,

상기 복수의 제1 Nb기 단심재가 중앙에 배치되고,The plurality of first Nb-based single core material is disposed in the center,

중앙에 배치된 상기 제1 Nb기 단심재를 감싸고 외측에 배치되는 복수의 제2 Nb기 단심재,A plurality of second Nb single cores wrapped around the first Nb single cores disposed in the center and disposed outside;

상기 제2 Nb기 단심재 외측에 배치되는 복수의 Cu 스페이서 및A plurality of Cu spacers disposed outside the second Nb-based single core material;

상기 제1 Nb기 단심재, 제2 Nb기 단심재, Cu 스페이서를 수용하는 제2 Cu 튜브를 더 포함하여 구성되며,It further comprises a second Cu tube for receiving the first Nb group single core material, the second Nb group single core material, Cu spacer,

상기 제2 Nb기 단심재는,The second Nb group single core material,

제2 Cu 파이프 및Second Cu pipe and

상기 제2 Cu 파이프 내부에 위치하고 Nb으로 이루어지는 Nb 단심재로 이루어지는 것을 특징으로 한다.It is characterized by consisting of an Nb single core material which is located inside the second Cu pipe and consists of Nb.

또한, 상기 제1 Cu 튜브 내부에 적층 충진되는 복수의 다심 모듈 사이에 충진되는 복수의 SnTi 단심 모듈을 더 포함하여 구성되며,In addition, a plurality of SnTi single-core module that is filled between a plurality of multi-core module that is laminated and filled in the first Cu tube is further configured,

상기 SnTi 단심 모듈은,The SnTi single-core module,

제3 Cu 튜브 및The third Cu tube and

상기 제3 Cu 튜브 내부에 위치하는 SnTi 합금 코어로 이루어지는 것을 특징으로 한다.And a SnTi alloy core positioned inside the third Cu tube.

또한, 적층된 다심 모듈 및 SnTi 단심 모듈과 상기 제1 Cu 튜브 사이에 설치되는 확산방지층을 더 포함하여 구성되며,In addition, the stacked multi-core module and the SnTi single-core module and the diffusion barrier layer is provided between the first Cu tube is further configured,

상기 확산방지층은 Ta 또는 Nb로 이루어지는 것을 특징으로 한다.The diffusion barrier layer is characterized by consisting of Ta or Nb.

또한, 적층된 다심 모듈 및 SnTi 단심 모듈과 상기 확산방지층 사이의 공간부에 설치되는 복수의 SnTi 합금 스페이서를 더 포함하여 구성되되,In addition, the stacked multi-core module and the SnTi single-core module and a plurality of SnTi alloy spacers are installed in the space between the diffusion barrier layer further comprises,

상기 SnTi 합금 스페이서는,The SnTi alloy spacer,

제4 Cu 튜브 및A fourth Cu tube and

상기 제4 Cu 튜브 내부에 위치하는 SnTi 합금 심재로 이루어지는 것을 특징으로 한다.And a SnTi alloy core material positioned inside the fourth Cu tube.

또한, 상기 다심 모듈은,In addition, the multi-core module,

SnTi 합금으로 이루어져 중앙에 위치하는 SnTi 합금 중앙 코어,Centrally located SnTi alloy central core, consisting of SnTi alloy

상기 SnTi 합금 중앙 코어와 이격되어 외측에 적층되는 복수의 제2 Nb기 단심재,A plurality of second Nb-based single cores stacked on an outer side of the SnTi alloy center core;

상기 SnTi 합금 중앙 코어, 상기 제2 Nb기 단심재를 수용하는 제2 Cu 튜브를 더 포함하여 구성되며,It further comprises a second Cu tube for receiving the SnTi alloy central core, the second Nb group single core material,

상기 제1 Nb 단심재는 상기 복수의 제2 Nb기 단심재 사이에 원주방향으로 일정한 간격을 두고 배치되며,The first Nb single core is disposed at regular intervals in the circumferential direction between the plurality of second Nb-based single cores,

상기 제2 Nb기 단심재는,The second Nb group single core material,

제2 Cu 파이프 및Second Cu pipe and

상기 제2 Cu 파이프 내부에 위치하고 Nb으로 이루어지는 Nb 단심재로 이루어지는 것을 특징으로 한다.It is characterized by consisting of an Nb single core material which is located inside the second Cu pipe and consists of Nb.

또한, 적층된 다심 모듈과 상기 제1 Cu 튜브 사이에 설치되는 확산방지층을 더 포함하여 구성되며,In addition, the multi-core module is laminated and configured to further include a diffusion barrier layer provided between the first Cu tube,

상기 확산방지층은 Ta 또는 Nb로 이루어지는 것을 특징으로 한다.The diffusion barrier layer is characterized by consisting of Ta or Nb.

또한, 적층된 다심 모듈과 상기 확산방지층 사이의 공간부에 설치되는 복수의 SnTi 합금 스페이서를 더 포함하여 구성되되,In addition, the stacked multi-core module and a plurality of SnTi alloy spacers installed in the space between the diffusion barrier layer further comprises,

상기 SnTi 합금 스페이서는,The SnTi alloy spacer,

제4 Cu 튜브 및A fourth Cu tube and

상기 제4 Cu 튜브 내부에 위치하는 SnTi 합금 심재로 이루어지는 것을 특징으로 한다.And a SnTi alloy core material positioned inside the fourth Cu tube.

또한, 상기 다심 모듈은,In addition, the multi-core module,

SnTi 합금으로 이루어져 중앙에 위치하는 SnTi 합금 중앙 코어,Centrally located SnTi alloy central core, consisting of SnTi alloy

상기 SnTi 합금 중앙 코어의 외측에 적층되는 복수의 Nb기 다심 모듈,A plurality of Nb-based multi-core modules stacked outside the SnTi alloy central core,

상기 SnTi 합금 중앙 코어, 상기 Nb기 다심 모듈을 수용하는 제2 Cu 튜브를 더 포함하여 구성되며,It further comprises a second Cu tube for receiving the SnTi alloy central core, the Nb group multi-core module,

상기 Nb기 다심 모듈은,The Nb multi-core module,

반경방향의 중앙과 외측에 제2 Nb기 단심재가 배치되고 상기 중앙과 외측에 제2 Nb기 단심재 사이에 상기 제1 Nb기 단심재가 배치되며,A second Nb-based single core is disposed at the center and the outer side of the radial direction, and the first Nb-based single core is disposed between the second Nb-based core at the center and the outside.

상기 제1 Nb기 단심재 및 제2 Nb기 단심재를 수용하는 제5 Cu 튜브를 더 포함하여 구성되며,And further comprising a fifth Cu tube containing the first Nb-based single core and the second Nb-based single core,

상기 제2 Nb기 단심재는,The second Nb group single core material,

제2 Cu 파이프 및Second Cu pipe and

상기 제2 Cu 파이프 내부에 위치하고 Nb으로 이루어지는 Nb 단심재로 이루어지는 것을 특징으로 한다.It is characterized by consisting of an Nb single core material which is located inside the second Cu pipe and consists of Nb.

또한, 적층된 다심 모듈과 상기 제1 Cu 튜브 사이에 설치되는 확산방지층을 더 포함하여 구성되며,In addition, the multi-core module is laminated and configured to further include a diffusion barrier layer provided between the first Cu tube,

상기 확산방지층은 Ta 또는 Nb로 이루어지는 것을 특징으로 한다.The diffusion barrier layer is characterized by consisting of Ta or Nb.

또한, 적층된 다심 모듈과 상기 확산방지층 사이의 공간부에 설치되는 복수의 SnTi 합금 스페이서를 더 포함하여 구성되되,In addition, the stacked multi-core module and a plurality of SnTi alloy spacers installed in the space between the diffusion barrier layer further comprises,

상기 SnTi 합금 스페이서는,The SnTi alloy spacer,

제4 Cu 튜브 및A fourth Cu tube and

상기 제4 Cu 튜브 내부에 위치하는 SnTi 합금 심재로 이루어지는 것을 특징으로 한다.And a SnTi alloy core material positioned inside the fourth Cu tube.

또한, 본 발명은 초전도 선재에 관한 것으로서, 상기 초전도 선재용 전구체를 이용하여 제조되는 것을 특징으로 한다.In addition, the present invention relates to a superconducting wire, characterized in that it is produced using the precursor for the superconducting wire.

상기한 바와 같은 과제해결수단을 통해, 본 발명인 초전도 선재용 전구체 및 이를 이용한 초전도 선재는 기존에 Nb 심재 혹은 NbTi 심재를 사용하는 방식과 달리 Nb 심재에 NbTi 파이프를 결합한 형태를 적용하여 NbTi 파이프 두께 조절을 통해 Ti함량 및 확산 거리의 조정을 가능하게 하는 구조이며, 이러한 구조를 사용하여 초전도 선재 내에서 SnTi 합금에 의한 Ti 확산이 잘 이뤄지지 않는 영역에 Ti를 첨가하는데 주요한 방법으로 이를 통해 초전도 특성을 향상시키는 것이 가능하며, 특히, 높은 임계전류밀도(Jc)를 확보할 수 있는 이점이 있다.Through the problem solving means as described above, the present invention superconducting wire precursor and superconducting wire using the same, unlike the conventional method using the Nb core material or NbTi core material by applying the form of combining the NbTi pipe to the Nb core material NbTi pipe thickness control It is a structure that enables the adjustment of Ti content and diffusion distance through the structure, and it is the main method to add Ti to the region where Ti diffusion by SnTi alloy is not easily performed in the superconducting wire. It is possible to, and in particular, there is an advantage that can ensure a high critical current density (J c ).

도 1은 본 발명에 따른 초전도 선재용 전구체의 제1 실시예를 도시한 단면도이다.
도 2는 본 발명에 따른 초전도 선재용 전구체의 제2 실시예를 도시한 단면도이다.
도 3은 본 발명에 따른 초전도 선재용 전구체의 제3 실시예를 도시한 단면도이다.1 is a cross-sectional view showing a first embodiment of the superconducting wire precursor according to the present invention.
2 is a cross-sectional view showing a second embodiment of a precursor for a superconducting wire according to the present invention.
3 is a cross-sectional view showing a third embodiment of the precursor for a superconducting wire according to the present invention.

본 발명에 따른 초전도 선재용 전구체 및 이를 이용한 초전도 선재의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 구체적으로 설명한다.A preferred embodiment of the superconducting wire precursor and the superconducting wire using the same according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

여기서, 전구체란, 최종의 초전도 선재가 되기 전 구체적으로 열처리나 신선, 압연 등의 과정을 거치기 이전에 재료가 되는 금속재를 적층하여 배열한 것을 지칭하는 것으로서, 이 전구체를 열처리나 신선, 압연 등의 기계적 금속적 가공을 통해 전구체 금속의 확산 등의 과정을 거쳐 최종의 초전도 선재를 얻게 되며 이러한 과정의 중간체가 전구체가 될 수 있다.Here, the precursor refers to a lamination and arrangement of metal materials as materials before the final superconducting wire is subjected to heat treatment, drawing, rolling, or the like, and the precursor is heat-treated, drawn, rolled, or the like. Through mechanical metallic processing, the final superconducting wire is obtained through the diffusion of precursor metal, and the intermediate of the process may be a precursor.

먼저, 본 발명에 따른 초전도 선재용 전구체의 제1 실시예에 대하여 설명한다.First, a first embodiment of the superconducting wire precursor according to the present invention will be described.

도 1은 본 발명에 따른 초전도 선재용 전구체의 제1 실시예를 도시한 단면도이다.1 is a cross-sectional view showing a first embodiment of the superconducting wire precursor according to the present invention.

도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 초전도 선재용 전구체는 열처리 등을 통해 Nb3Sn 초전도 선재를 제조하기 위한 것으로서, 제1 Cu 튜브(1), 상기 제1 Cu 튜브(1) 내부에 적층 충진되는 복수의 다심 모듈(10)을 포함하여 구성된다.As shown in FIG. 1, the precursor for superconducting wire according to the present invention is for manufacturing an Nb 3 Sn superconducting wire through heat treatment or the like, and includes a first Cu tube 1 and a inside of the first Cu tube 1. It comprises a plurality of multi-core module 10 that is laminated and filled.

여기서, 상기 다심 모듈(10)은 제1 Cu 파이프(121)의 내부에 Nb 또는 Nb 합금을 포함하여 이루어지는 복수의 제1 Nb기 단심재(12)를 포함하여 구성되는데, 상기 제1 Nb기 단심재(12)는 Nb으로 이루어진 제1 Nb기 심재(122)와, 상기 제1 Nb기 심재(122) 외측에 NbTi로 이루어지는 제2 Nb기 심재(123)로 이루어진다. Here, the multi-core module 10 includes a plurality of first Nb group single cores 12 including Nb or Nb alloys in the first Cu pipe 121, wherein the first Nb group single cores are included. The ash 12 is composed of a first Nb-based core 122 made of Nb and a second Nb-based core 123 made of NbTi outside the first Nb-based core 122.

이와 같이 본 발명에서는 종래기술들과 달리 상기 제1 Nb기 심재(122) 외측에 NbTi로 이루어지는 제2 Nb기 심재(123)의 두께를 조정하여 초전도 선재 내에서 SnTi 합금에 의한 Ti의 확산이 잘 이뤄지지 않는 영역에 복수로 삽입함으로써 균일한 Ti의 확산이 이뤄지게 되므로 Ti를 통해 임계온도(Tc) 및 상부임계자장(Hc2)를 향상시켜 고자장에서 임계전류밀도(Jc)가 향상되는 효과를 가지게 된다.Thus, in the present invention, unlike the prior art, the thickness of the second Nb-based core 123 made of NbTi outside the first Nb-based core 122 is adjusted to facilitate diffusion of Ti by SnTi alloy in the superconducting wire. Since the Ti is uniformly diffused by inserting a plurality of non-conformed regions, the critical temperature density ( C c ) and the upper critical magnetic field (H c2 ) are improved through the Ti to increase the critical current density (J c ) in the high magnetic field. Will have

또한, 상기 제2 Nb기 심재(123)와 제1 Cu 파이프(121) 사이에는 반응억제를 위해 Nb으로 이루어지는 Nb층(124)이 더 구비됨으로써 HIP(Hot isotropic pressure)과 압출 공정을 적용하는 동안 온도의 상승으로 인한 제1 Cu 파이프(121)와의 반응이 일어나지 않게 하고 이를 통해 이어지는 냉간 신선 공정 동안에 발생할 수 있는 단선의 가능성을 줄이는 효과가 있으며, 제1 Nb기 심재(122)와 NbTi로 이루어지는 제2 Nb기 심재(123)의 반응에 의한 Nb3Sn 초전도체만을 형성하게 되어 초전도 특성을 향상시키는 효과를 가지게 된다. In addition, an Nb layer 124 made of Nb is further provided between the second Nb core core 123 and the first Cu pipe 121 to suppress reaction during the application of a hot isotropic pressure (HIP) and an extrusion process. The reaction with the first Cu pipe 121 due to the increase in temperature does not occur and thereby reduces the possibility of disconnection that may occur during the subsequent cold drawing process, and the first Nb core material 122 and the agent made of NbTi Since only the Nb 3 Sn superconductor is formed by the reaction of the 2 Nb-based core material 123, the superconducting property is improved.

구체적으로, 상기 다심 모듈(10)은, 상기 복수의 제1 Nb기 단심재(12)가 중앙에 배치되고, 중앙에 배치된 상기 제1 Nb기 단심재(12)를 감싸고 외측에 배치되는 복수의 제2 Nb기 단심재(13)와, 상기 제2 Nb기 단심재(13) 외측에 배치되는 복수의 Cu 스페이서(14)와, 상기 제1 Nb기 단심재(12), 제2 Nb기 단심재(13), Cu 스페이서(14)를 수용하는 제2 Cu 튜브(11)를 더 구비한다.Specifically, the multi-core module 10, the plurality of first Nb group single core material 12 is disposed in the center, the plurality of wrapping the first Nb group single core material 12 disposed in the center and disposed outside Second Nb-based single core material 13, a plurality of Cu spacers 14 disposed outside the second Nb-based single core material 13, the first Nb-based single core material 12, and a second Nb group A second Cu tube 11 accommodating the single core material 13 and the Cu spacer 14 is further provided.

상기 제2 Nb기 단심재(13)는 제2 Cu 파이프(131)와, 상기 제2 Cu 파이프(131) 내부에 위치하고 Nb으로 이루어지는 Nb 단심재(132)로 이루어지는 것을 특징으로 한다.The second Nb-based single core 13 is characterized by being composed of a second Cu pipe 131 and an Nb single core 132 located inside the second Cu pipe 131 and made of Nb.

또한, 본 발명에서는 상기 제1 Cu 튜브(1) 내부에 적층 충진되는 복수의 다심 모듈(10) 사이에 충진되는 복수의 SnTi 단심 모듈(20)이 더 구비되는데, 상기 SnTi 단심 모듈(20)은, 제3 Cu 튜브(21)와, 상기 제3 Cu 튜브(21) 내부에 위치하는 SnTi 합금 코어(22)로 이루어지는 것을 특징으로 한다.In addition, in the present invention, a plurality of SnTi single-core modules 20 filled between the plurality of multi-core modules 10 stacked and filled in the first Cu tube 1 are further provided. And a third Cu tube 21 and a SnTi alloy core 22 positioned inside the third Cu tube 21.

그리고 적층된 다심 모듈(10) 및 SnTi 단심 모듈(20)과 상기 제1 Cu 튜브(1) 사이에는 확산방지층(40)이 설치되며, 상기 확산방지층(40)은 Ta 또는 Nb로 이루어진다.A diffusion barrier layer 40 is provided between the stacked multi-core module 10 and the SnTi single core module 20 and the first Cu tube 1, and the diffusion barrier layer 40 is made of Ta or Nb.

또한, 적층된 다심 모듈(10) 및 SnTi 단심 모듈(20)과 상기 확산방지층(40) 사이의 공간부에 채우기 위해 복수의 SnTi 합금 스페이서(30)가 구비되는데, 상기 SnTi 합금 스페이서(30)는 제4 Cu 튜브(31)와, 상기 제4 Cu 튜브(31) 내부에 위치하는 SnTi 합금 심재(32)로 이루어지는 것을 특징으로 한다.In addition, a plurality of SnTi alloy spacers 30 are provided to fill the spaces between the stacked multi-core module 10 and the SnTi single-core module 20 and the diffusion barrier layer 40. The 4th Cu tube 31 and the SnTi alloy core material 32 located in the 4th Cu tube 31 are characterized by the above-mentioned.

이와 같은 SnTi 합금 스페이서(30)를 충진시킴으로써 내부 코어의 충진 밀도를 향상시켜 선재 제조 공정에서 균일한 모듈 형성 및 가공성 향상 효과를 가지게 된다.By filling the SnTi alloy spacer 30 as described above, the filling density of the inner core is improved to have uniform module formation and workability improvement effects in the wire rod manufacturing process.

이하, 본 발명에 따른 초전도 선재용 전구체의 제2 실시예에 대하여 설명한다.Hereinafter, a second embodiment of the superconducting wire precursor according to the present invention will be described.

도 2는 본 발명에 따른 초전도 선재용 전구체의 제2 실시예를 도시한 단면도이다.2 is a cross-sectional view showing a second embodiment of a precursor for a superconducting wire according to the present invention.

도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 초전도 선재용 전구체는 제1 Cu 튜브(1), 상기 제1 Cu 튜브(1) 내부에 적층 충진되는 복수의 다심 모듈(10)을 포함하여 구성된다.As shown in FIG. 2, the precursor for the superconducting wire rod according to the present invention includes a first Cu tube 1 and a plurality of multi-core modules 10 stacked and filled in the first Cu tube 1. .

여기서, 상기 다심 모듈(10)은 제1 Cu 파이프(121)의 내부에 Nb 또는 Nb 합금을 포함하여 이루어지는 복수의 제1 Nb기 단심재(12)를 포함하여 구성되는데, 상기 제1 Nb기 단심재(12)는 Nb으로 이루어진 제1 Nb기 심재(122)와, 상기 제1 Nb기 심재(122) 외측에 NbTi로 이루어지는 제2 Nb기 심재(123)로 이루어지며, 또한, 상기 제2 Nb기 심재(123)와 제1 Cu 파이프(121) 사이에는 Nb으로 이루어지는 Nb층(124)이 더 구비되는 것을 특징으로 한다.Here, the multi-core module 10 includes a plurality of first Nb group single cores 12 including Nb or Nb alloys in the first Cu pipe 121, wherein the first Nb group single cores are included. The ash 12 is composed of a first Nb-based core 122 made of Nb, and a second Nb-based core 123 made of NbTi on the outer side of the first Nb-based core 122. An Nb layer 124 made of Nb is further provided between the base core 123 and the first Cu pipe 121.

또한, 상기 다심 모듈(10)은, 상기 복수의 제1 Nb기 단심재(12)가 중앙에 배치되고, 중앙에 배치된 상기 제1 Nb기 단심재(12)를 감싸고 외측에 배치되는 복수의 제2 Nb기 단심재(13)와, 상기 제2 Nb기 단심재(13) 외측에 배치되는 복수의 Cu 스페이서(14)와, 상기 제1 Nb기 단심재(12), 제2 Nb기 단심재(13), Cu 스페이서(14)를 수용하는 제2 Cu 튜브(11)를 더 구비한다.In addition, the multi-core module 10 includes a plurality of first Nb-based single cores 12 disposed in the center and surrounding the first Nb-based single cores 12 disposed in the center and disposed outside. A second Nb group single core material 13, a plurality of Cu spacers 14 disposed outside the second Nb group single core material 13, the first Nb group single core material 12, and a second Nb group single core A second Cu tube 11 containing the ash 13 and the Cu spacer 14 is further provided.

상기 제2 Nb기 단심재(13)는 제2 Cu 파이프(131)와, 상기 제2 Cu 파이프(131) 내부에 위치하고 Nb으로 이루어지는 Nb 단심재(132)로 이루어지는 것을 특징으로 한다.The second Nb-based single core 13 is characterized by being composed of a second Cu pipe 131 and an Nb single core 132 located inside the second Cu pipe 131 and made of Nb.

이상의 구성들은 앞선 본 발명의 제1 실시예와 동일한다.The above configurations are the same as those of the first embodiment of the present invention.

이와 아울러 제2 실시예에서는 상기 다심 모듈(10)이, SnTi 합금으로 이루어져 중앙에 위치하는 SnTi 합금 중앙 코어(15)와, 상기 SnTi 합금 중앙 코어(15)와 이격되어 외측에 적층되는 복수의 제2 Nb기 단심재(13)와, 상기 SnTi 합금 중앙 코어(15), 상기 제2 Nb기 단심재(13)를 수용하는 제2 Cu 튜브(11)를 더 구비하며, 상기 제1 Nb기 단심재(12)는 상기 복수의 제2 Nb기 단심재(13) 사이에 원주방향으로 일정한 간격을 두고 배치되며, 상기 제2 Nb기 단심재(13)는 제2 Cu 파이프(131)와, 상기 제2 Cu 파이프(131) 내부에 위치하고 Nb으로 이루어지는 Nb 단심재(132)로 이루어지는 것을 특징으로 한다.In addition, in the second embodiment, the multi-core module 10 is formed of a SnTi alloy, the center of which is located in the center SnTi alloy 15 and the SnTi alloy center core 15, a plurality of layers stacked on the outside And a second Cu tube 11 accommodating a 2 Nb group single core material 13, the SnTi alloy center core 15, and the second Nb group single core material 13, wherein the first Nb group single core is further provided. The ash 12 is disposed between the plurality of second Nb-based single cores 13 at regular intervals in the circumferential direction, and the second Nb-based single core 13 is formed of a second Cu pipe 131 and the It is characterized by consisting of an Nb single core material 132 located in the second Cu pipe 131 and made of Nb.

또한, 앞서 설명한 실시예와 마찬가지로, 이 실시예에서는 적층된 다심 모듈(10)과 상기 제1 Cu 튜브(1) 사이에 설치되는 확산방지층(40)이 구비되며, 상기 확산방지층(40)은 Ta 또는 Nb로 이루어지는 것을 특징으로 한다.In addition, as in the above-described embodiment, in this embodiment, a diffusion barrier layer 40 provided between the stacked multi-core modules 10 and the first Cu tube 1 is provided, and the diffusion barrier layer 40 is formed of Ta. Or Nb.

또한, 적층된 다심 모듈(10)과 상기 확산방지층(40) 사이의 공간부에 설치되는 복수의 SnTi 합금 스페이서(30)가 구비되며, 상기 SnTi 합금 스페이서(30)는 제4 Cu 튜브(31)와, 상기 제4 Cu 튜브(31) 내부에 위치하는 SnTi 합금 심재(32)로 이루어지는 것을 특징으로 한다.In addition, a plurality of SnTi alloy spacers 30 are provided in the space portion between the stacked multi-core module 10 and the diffusion barrier layer 40, and the SnTi alloy spacers 30 are fourth Cu tubes 31. And a SnTi alloy core 32 positioned inside the fourth Cu tube 31.

이하, 본 발명에 따른 초전도 선재용 전구체의 제3 실시예에 대하여 설명한다.Hereinafter, a third embodiment of the superconducting wire precursor according to the present invention will be described.

도 2는 본 발명에 따른 초전도 선재용 전구체의 제3 실시예를 도시한 단면도이다.2 is a cross-sectional view showing a third embodiment of the superconducting wire precursor according to the present invention.

도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 초전도 선재용 전구체는 제1 Cu 튜브(1), 상기 제1 Cu 튜브(1) 내부에 적층 충진되는 복수의 다심 모듈(10)을 포함하여 구성된다.As shown in FIG. 3, the precursor for superconducting wires according to the present invention includes a first Cu tube 1 and a plurality of multi-core modules 10 stacked and filled in the first Cu tube 1. .

여기서, 상기 다심 모듈(10)은 제1 Cu 파이프(121)의 내부에 Nb 또는 Nb 합금을 포함하여 이루어지는 복수의 제1 Nb기 단심재(12)를 포함하여 구성되는데, 상기 제1 Nb기 단심재(12)는 Nb으로 이루어진 제1 Nb기 심재(122)와, 상기 제1 Nb기 심재(122) 외측에 NbTi로 이루어지는 제2 Nb기 심재(123)로 이루어지며, 또한, 상기 제2 Nb기 심재(123)와 제1 Cu 파이프(121) 사이에는 Nb으로 이루어지는 Nb층(124)이 더 구비되는 것을 특징으로 한다.Here, the multi-core module 10 includes a plurality of first Nb group single cores 12 including Nb or Nb alloys in the first Cu pipe 121, wherein the first Nb group single cores are included. The ash 12 is composed of a first Nb-based core 122 made of Nb, and a second Nb-based core 123 made of NbTi on the outer side of the first Nb-based core 122. An Nb layer 124 made of Nb is further provided between the base core 123 and the first Cu pipe 121.

또한, 상기 다심 모듈(10)은, 상기 복수의 제1 Nb기 단심재(12)가 중앙에 배치되고, 중앙에 배치된 상기 제1 Nb기 단심재(12)를 감싸고 외측에 배치되는 복수의 제2 Nb기 단심재(13)와, 상기 제2 Nb기 단심재(13) 외측에 배치되는 복수의 Cu 스페이서(14)와, 상기 제1 Nb기 단심재(12), 제2 Nb기 단심재(13), Cu 스페이서(14)를 수용하는 제2 Cu 튜브(11)를 더 구비한다.In addition, the multi-core module 10 includes a plurality of first Nb-based single cores 12 disposed in the center and surrounding the first Nb-based single cores 12 disposed in the center and disposed outside. A second Nb group single core material 13, a plurality of Cu spacers 14 disposed outside the second Nb group single core material 13, the first Nb group single core material 12, and a second Nb group single core A second Cu tube 11 containing the ash 13 and the Cu spacer 14 is further provided.

상기 제2 Nb기 단심재(13)는 제2 Cu 파이프(131)와, 상기 제2 Cu 파이프(131) 내부에 위치하고 Nb으로 이루어지는 Nb 단심재(132)로 이루어지는 것을 특징으로 한다.The second Nb-based single core 13 is characterized by being composed of a second Cu pipe 131 and an Nb single core 132 located inside the second Cu pipe 131 and made of Nb.

이상의 구성들은 앞선 본 발명의 앞선 실시예들과 동일한다.The above configurations are the same as the foregoing embodiments of the present invention.

이와 아울러 제3 실시예에서는, 상기 다심 모듈(10)이, SnTi 합금으로 이루어져 중앙에 위치하는 SnTi 합금 중앙 코어(15)와, 상기 SnTi 합금 중앙 코어(15)의 외측에 적층되는 복수의 Nb기 다심 모듈(16)과, 상기 SnTi 합금 중앙 코(15)어, 상기 Nb기 다심 모듈(16)을 수용하는 제2 Cu 튜브(11)를 더 포함하여 구성된다.In addition, in the third embodiment, the multi-core module 10 is composed of a SnTi alloy, and is located in the center of the SnTi alloy center core 15 and a plurality of Nb groups stacked outside the SnTi alloy center core 15. And a second Cu tube (11) for receiving the multi-core module (16), the SnTi alloy central core (15) and the Nb-based multi-core module (16).

여기서, 상기 Nb기 다심 모듈(16)은 반경방향의 중앙과 외측에 제2 Nb기 단심재(13)가 배치되고 상기 중앙과 외측에 제2 Nb기 단심재(13) 사이에 상기 제1 Nb기 단심재(12)가 배치되며, 상기 제1 Nb기 단심재(12) 및 제2 Nb기 단심재(13)를 수용하는 제5 Cu 튜브(161)를 더 구비하며, 상기 제2 Nb기 단심재(13)는 제2 Cu 파이프(131)와, 상기 제2 Cu 파이프(131) 내부에 위치하고 Nb으로 이루어지는 Nb 단심재(132)로 이루어지는 것을 특징으로 한다.Here, in the Nb multi-core module 16, a second Nb group single core 13 is disposed at a center and an outer side in a radial direction, and the first Nb between the second Nb group single core 13 at the center and the outside. The base single core material 12 is disposed, and further includes a fifth Cu tube 161 for receiving the first Nb base single core material 12 and the second Nb base single core material 13, and the second Nb group. The single core material 13 is characterized by comprising a second Cu pipe 131 and an Nb single core material 132 located in the second Cu pipe 131 and made of Nb.

또한, 앞서 설명한 실시예와 마찬가지로, 이 실시예에서는 적층된 다심 모듈(10)과 상기 제1 Cu 튜브(1) 사이에 설치되는 확산방지층(40)을 구비하며, 상기 확산방지층(40)은 Ta 또는 Nb로 이루어지는 것을 특징으로 한다.In addition, as in the above-described embodiment, this embodiment includes a diffusion barrier layer 40 provided between the stacked multi-core modules 10 and the first Cu tube 1, wherein the diffusion barrier layer 40 is formed of Ta. Or Nb.

또한, 적층된 다심 모듈(10)과 상기 확산방지층(40) 사이의 공간부에 설치되는 복수의 SnTi 합금 스페이서(30)를 더 구비하며, 상기 SnTi 합금 스페이서(30)는 제4 Cu 튜브(31)와, 상기 제4 Cu 튜브(31) 내부에 위치하는 SnTi 합금 심재(32)로 이루어지는 것을 특징으로 한다.In addition, a plurality of SnTi alloy spacers 30 are further provided in the space portion between the stacked multi-core module 10 and the diffusion barrier layer 40, and the SnTi alloy spacers 30 may include a fourth Cu tube 31. ) And a SnTi alloy core 32 positioned inside the fourth Cu tube 31.

상기한 바와 같은 구성을 통해, 본 발명인 초전도 선재용 전구체 및 이를 이용한 초전도 선재는 기존에 Nb 심재 혹은 NbTi 심재를 사용하는 방식과 달리 Nb 심재에 NbTi 파이프를 결합한 형태를 적용하여 NbTi 파이프 두께 조절을 통해 Ti함량 및 확산 거리의 조정을 가능하게 하는 구조이며, 이러한 구조를 사용하여 초전도 선재 내에서 SnTi 합금에 의한 Ti 확산이 잘 이뤄지지 않는 영역에 Ti를 첨가하는데 주요한 방법으로 이를 통해 초전도 특성을 향상시키는 것이 가능하며, 특히, 높은 임계전류밀도(Jc)를 확보할 수 있는 이점을 가진다.Through the configuration as described above, the superconducting wire precursor of the present invention and the superconducting wire using the same, unlike the conventional method using the Nb core material or NbTi core material by applying the form of combining the NbTi pipe to the Nb core material through the NbTi pipe thickness control It is a structure that enables adjustment of Ti content and diffusion distance, and it is the main method to add Ti to the region where Ti diffusion is not easily performed by SnTi alloy in the superconducting wire by using this structure. It is possible, and in particular, has the advantage of ensuring a high critical current density (J c ).

1: 제1 Cu 튜브
10: 다심 모듈 11: 제2 Cu 튜브
12: 제1 Nb기 단심재 13: 제2 Nb기 단심재
14: Cu 스페이서 15: SnTi 합금 중앙 코어
16: Nb기 다심 모듈
20: SnTi 단심 모듈 21: 제3 Cu 튜브
22: SnTi 합금 코어
30: SnTi 합금 스페이서 31: 제4 Cu 튜브
32: SnTi 합금 심재
40: 확산방지층
121: 제1 Cu 파이프 122: 제1 Nb기 심재
123: 제2 Nb기 심재 124: Nb층
131: 제2 Cu 파이프 132: Nb 단심재
161: 제5 Cu 튜브1: first Cu tube
10: Multicore Module 11: Second Cu Tube
12: 1st Nb single core material 13: 2nd Nb single core material
14: Cu spacer 15: SnTi alloy central core
16: Nb multi-core module
20: SnTi single core module 21: third Cu tube
22: SnTi alloy core
30: SnTi alloy spacer 31: fourth Cu tube
32: SnTi alloy core material
40: diffusion barrier layer
121: first Cu pipe 122: first Nb core material
123: second Nb core material 124: Nb layer
131: second Cu pipe 132: Nb single core material
161: fifth Cu tube

Claims (2)

Nb3Sn 초전도 선재를 제조하기 위한 초전도 선재용 전구체에 있어서,
제1 Cu 튜브,
상기 제1 Cu 튜브 내부에 적층 충진되는 복수의 다심 모듈을 포함하여 구성되며,
상기 다심 모듈은 제1 Cu 파이프의 내부에 Nb 또는 Nb 합금을 포함하여 이루어지는 복수의 제1 Nb기 단심재를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는
초전도 선재용 전구체
In the precursor for the superconducting wire for producing Nb 3 Sn superconducting wire,
First Cu tube,
It comprises a plurality of multi-core module that is laminated and filled in the first Cu tube,
The multi-core module is characterized in that it comprises a plurality of first Nb group single core material comprising Nb or Nb alloy inside the first Cu pipe.
Superconductor Wire Precursor
청구항 1에 기재된 초전도 선재용 전구체를 이용하여 제조되는 것을 특징으로 하는
초전도 선재
It is manufactured using the precursor for superconducting wires of Claim 1, It is characterized by the above-mentioned.
Superconducting Wire Rod
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