NbTi (NbTi) 超伝導材料 は、典型的な量子材料です。その優れた総合性能により、世界の超伝導材料使用量の 80% 以上を占めています。中国では、磁気共鳴画像診断 (MRI) や大規模科学プロジェクトなど、多くのハイエンド用途に必要な NbTi 材料は、長年輸入に頼っており、価格が非常に高くなっています。同時に、先進医療用高磁場超伝導 MRI、高速パルス高エネルギー加速器、先進光源、高速磁気浮上、量子コンピューティングなど、高度な新しい超伝導用途が急速に発展するにつれて、NbTi 材料の性能と産業化能力に対する要求がますます厳しくなっています。高臨界電流密度（Jc）、高熱安定性、低交流損失を有するNbTi超伝導長尺線を製造し、量産化を実現することは、国際的な超伝導分野における競争のホットスポットとなっています。新たな技術の開発と産業化が不可欠です。
本プロジェクトは20年以上にわたる研究開発を経て、NbTi磁束ピン止め制御技術と線材総合的な力・熱・電磁安定化技術に関する体系的な研究を行ってきました。この技術により高性能NbTi超伝導材料が開発・量産化され、国内のギャップを埋める大規模な生産が実現しました。高性能NbTi超伝導線材は世界中で大規模に利用され、2024年には世界市場シェアの55%以上を占め、世界第1位となりました。主な科学的イノベーションは以下のとおりです。
高臨界電流密度線材磁束ピン止め制御技術の開発には、特殊な「時効熱処理＋冷間加工」技術が導入されました。ナノスケールのα-Tiシート状析出相と高密度転位を有効なピン止め中心として利用し、中温・長時間・複数回（385℃×40時間×5回）の時効熱処理と大歪み冷間加工を施すことで、磁束ピン止め中心のサイズと分布を制御し、4.2K・5Tにおける臨界電流密度Jを国際トカマク型核融合実験炉（ITER）で使用されているワイヤと比較して3251A/mm²まで向上させ、13%の増加を実現しました。
Nb人工ピン止め技術を開発し、有効なピン止め中心の密度を高めました。Nb含有量が約30%に達し、ピン止め中心が均一に分散したNbTi多芯超電導ワイヤを初めて作製しました。全体の磁束ピン止め中心（a-Ti + Nb）は約50%に増加し、4.2K、2TにおけるJは67%増加して8778 A/mm2となった。Taドーピング技術が開発され、上部臨界磁場が強化され、臨界電流密度が増加した。初の高均一性・高Ta含有量（10wt.%）NbTiTa合金が作製され、中温・短時間・低サイクル（385℃×5時間×3回）の時効熱処理法が開発された。4.2K、9TにおけるJは47%増加して787 A/mm2となった。この技術の成功は、NbTi超伝導材料が新たな用途に完全に対応するための技術的基盤を築いた。
高温安定型NbTi超電導線の新構造設計と製造技術により、銅比率が高く熱安定性に優れた新型NbTi/Cu超電導線が開発された。「超電導コア＋U字型銅スロット線」連続埋め込み溶接導体の設計と製造技術が発明された。低処理速度かつ高精度な複合特殊工具を備えた内部循環銅はんだコーティング銅スロットが独自に開発され、コア線とU字型銅スロット線の欠陥のない溶接が実現した。オンライン埋め込み溶接銅被覆特殊装置の最初のセットが設計・開発され、表面活性化、埋め込み溶接、オンライン非破壊検査を統合した生産ラインが構築された。長さ10,000メートル、銅比率最大55、残留抵抗比最大263の銅超電導線が、銅比率最大55の高銅比率で量産された。絶縁強度を維持しながらワイヤの機械的特性と熱的特性を向上させるポリエステルフィラメント織り絶縁技術と装置の開発技術が開発された。MRI用高温安定NbTi超電導線の年間生産能力5,000トンの生産ラインが構築された。マイクロレベル超極細コアワイヤNbTi超電導線導体構造設計および加工技術が発明された。マイクロレベル超極細コアワイヤNbTi超電導線導体構造設計および加工技術が提案され、Cu5Ni合金を基材として使用し、時効NbTiコアワイヤとの良好な塑性協調変形を実現できる。同時に、その高抵抗特性によりワイヤの渦電流損失が効果的に低減される。超極細コア複合体向けの冷間ねじ込み組立・加工技術が開発され、99.999%という高い塑性変形加工体積における4成分協調変形の問題を完全に解決しました。360°短絡ねじりおよび高精度ねじり技術と専用装置を開発し、高速ねじり、低速巻き戻し、高精度な連携により、直径1.9μm、トルク6mmの超極細コア線NbTi超電導線を初めてねじり、高せん断応力下での断線や大きな臨界電流密度（Jc）低下の問題を解決しました。
最終的に、世界最多のコア数（75,276コア）と最細コア線（1.9μm）を持つ世界初のNbTi超電導長線が完成しました。 ITERで使用されている4.2K、±3Tのワイヤ材料と比較して、交流損失は68%削減され（19.9mJ/cm2に達する）、高速磁気浮上や交流磁場における高速パルス加速器などの用途におけるコア材料としての信頼性が保証される。 4. 量子コンピュータ用超伝導同軸ケーブル組立技術 本プロジェクトでは、「自動センタリング」圧延技術を開発し、圧延変形中のNbTi管の自動センタリングを可能にしました。これにより、直径0.86mm、肉厚0.10mmの高均一性管が得られ、肉厚公差はわずか+3μmに抑えられ、NbTi管の高精度加工における技術的課題を完全に解決しました。
高精度ネスティング技術と専用装置を開発し、絶縁後の内導体を毛細管に埋め込むことで、「自己同軸化」ケーブル製造技術を開発しました。同軸ケーブルに2%の小加工率で引き伸ばすことで、NbTi毛細管の均一な塑性変形を実現し、内導体と外導体の偏心はわずか5μmに抑えられ、3つの構成要素（内導体、外導体、絶縁層）の同心度制御における課題を完全に解決しました。最終的に、直径0.86mm（外導体壁厚0.10mm、内導体直径0.20mm）のNbTi同軸ケーブルの量産に成功した。5GHzにおける信号減衰量は0.2dB/m以下であり、日本の同種製品（0.5dB/m以下）よりも優れており、国内のギャップを埋め、この種の超伝導同軸ケーブルの「制約」を打破した。中国では超伝導量子コンピュータの分野で応用されている。
