高温超伝導体（High-temperature superconductor、HTS、high temperature superconductor）は、核融合・プラズマ物理学の材料。液体ヘリウム温度を超える比較的高い温度で超伝導を示す材料であり、REBCOやBSCCOなどの酸化物超伝導体を指す。核融合炉では強磁場磁石に用いることで装置の小型化や高磁場化を可能にし、従来の低温超伝導体では到達できない20テスラ超の磁場生成を実現する。この用語集が追う論文のうち、タイトルにこの主題が現れるものは44本ある。比重が最も大きかったのは2005–2009年で、その期間の論文の0.16%を占めた。直近の2025–2029年では0.07%。この用語集がこの主題を最初に拾うのは2000年以降で、それ以前の収録論文には現れない。
解説
高温超伝導体（HTS）とは、臨界温度が液体ヘリウムの沸点（4.2 K）を大きく上回る、銅酸化物系の超伝導材料の総称である。ビスマス系（BSCCO、Bi₂Sr₂Caₙ₋₁CuₙOᵧ）と希土類系（REBCO、ReBa₂Cu₃O₇₋ₓ）が代表的で、液体窒素の温度（77 K）でさえ超伝導を保つものがある。核融合研究においてHTSが決定的に重要なのは、臨界温度だけでなく、従来の低温超伝導体（LTS、Nb₃SnやNbTi）よりはるかに強い磁場中でも高い臨界電流密度を維持できるためである。トカマクやステラレータの核融合出力は磁場の4乗にほぼ比例するため、18〜20 Tを超える磁場を生み出せるHTSは、装置を小型化し建設費を下げる「実現を可能にする技術（enabling technology）」と位置づけられている。HTSは一般に薄いテープ（幅数mm、厚み0.1 mm程度）の形で製造され、その機械的・電磁的特性が導体・コイル設計のすべてを支配する。テープに加わる三つの基本的な変形、すなわち厚み方向への曲げ（easy-way bending）、幅方向への曲げ（ハードウェイ曲げ、hard-way bending）、中心線まわりのねじれを模式的に示したのが次の図である。
fig.2 FOCUS-HTS: a new stellarator coil design code for three-dimensional high-temperature superconducting magnets (2025) · CC BY 4.0
Schematic diagrams of three types of strain. (a) The easy-way bending where the HTS tape bends in the thickness direction; (b) The hard-way bending where the HTS tape bends in the width direction; (c) the twist strain where the HTS tape twists along the central filament. Blue and red colors indicate the degree of compression and tension, both of which are considered as strains. (For better visualization, the thickness of the tape has been increased.).
推移
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研究の変遷
1995–20042本 · 0.02%
トカマク核融合炉への応用検討
この時代の論文は、高温超伝導体をトカマク核融合炉に応用する可能性を検討している。ITERのトロイダル磁場コイル向けの60kA級電流リードの開発プログラムが報告され、炉設計における選択肢として論じられている。
同時に語られた主題トロイダル磁場コイル
この時代の論文から
- Options for the use of high temperature superconductor in tokamak fusion reactor designsFusion Engineering and Design 2001
- Development program of a 60 kA high temperature superconductor current lead for the ITER toroidal field coilsFusion Engineering and Design 2001
2005–201420本 · 0.13%
核融合装置への応用拡大と基礎特性の研究
高温超伝導体の核融合装置への応用が、iter、wendelstein-7x、jt-60sa、eastなど多様な装置に向けて拡大した。熱伝導率、磁石システム、計算流体力学と並んで、安定性・クエンチ解析、Bi2212バルク管、HTSコイルの永続電流動作などが研究されている。
同時に語られた主題熱伝導率、
よく登場する装置
この数字の作り方
- 数え方 —
- 同じものが別の名前で書かれていてもまとめて数えている（High-temperature superconductor、HTS、high temperature superconductor など）。綴りが変わった時期に推移が動いて見える、ということは起きない
- 割合 —
- その時代の収録論文全体に占める比率。コーパスは1970年代より2010年代のほうが9倍大きいため、本数のままではほとんどの主題が右肩上がりに見えてしまう
- 記述 —
- その時代の論文・共起する主題・登場する装置だけを根拠にAIが書いている
- 冒頭の定義 —
- 用語そのものの説明だけは、論文5本の要旨を読ませたうえでAIの分野知識で書かせている。ここだけは収録論文に書かれていることの要約ではない
- 解説 —
- では、4本の論文（うち全文1本）と2枚の図版を読ませたうえでAIが書いている
- 範囲 —
- 収録は6誌に限られる。ここで減っていることは、分野がその取り組みをやめたことを意味しない
