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電気抵抗ゼロの世界 超電導技術の大いなる飛躍


電気抵抗ゼロの世界 超電導技術の大いなる飛躍

この記事の要点は…

超電導における当時の世界最高磁場を発生させた!

ある開発での後悔。受け継がれる超電導技術者のスピリットとは?

超電導磁石の設計段階からエンドユーザーの視点を!

2013年にノーベル物理学賞で話題となった「ヒッグス粒子」。1964年からその存在が提唱されていたものの、長く発見されていなかったが、2012年に発見された。この発見に貢献した技術こそ、東芝の超電導技術である。

「超電導」とは、特定の金属などを極めて低い温度に冷却することで電気抵抗が「ゼロ」になる現象のこと。超電導状態になった物質を超電導体と呼び、それをコイルにした超電導磁石に大きな電流を与えると、他では得られないほど強力な磁場が得られる。

この強力な磁場を発生させる超電導磁石は、半導体などの産業分野、MRIなどの医療分野、リニアモーターカーなどの交通分野などで幅広く適用され、私たちの生活に身近な技術となってきた。

今回、日本の超電導の夜明けを支えたベテラン技術者・住吉幸博氏と、現在最前線で活躍する中堅技術者・高見正平氏との対談を通し、超電導にかける“想い”に迫ってみよう。

超電導技術の夜明け

――東芝は1960年代初頭から超電導物質の研究を開始。それ以降、現在に至るまで、超電導研究の成果を受け継ぎつつ、最先端を切り開いてきました。

住吉氏:超電導を磁石として用いようとし始めたのは1970年代から。私が入社した1981年頃は国内で開発が始まっていて、我々も技術を確立すべく、東北大学と共同で超電導磁石の開発を行っていました。

この時代の研究課題はいかに高い磁場を形成できるか。超電導磁石は高い磁場を作り出せるのがメリットであるものの、磁場が高くなりすぎると次第に超電導状態を保てなくなるという弱点がありました。加えて、同じ強さの磁場をいかに広い範囲に形成するかということも重要な研究テーマでした。

そのような中、東北大との共同開発で誕生したのが12テスラの超電導磁石。テスラは磁場の強さの単位で、12テスラは当時世界最大といわれました。

この超電導磁石は東北大学金属材料研究所に納入され、その後、通常の磁石と組み合わされたハイブリッド磁石として世界最大定常磁場31.1テスラを実現しました。

東北大学 金属材料研究所向け30テスラ級ハイブリッド磁石

東北大学 金属材料研究所向け30テスラ級ハイブリッド磁石

当時は超電導の黎明期で解明されていることが少なく、大学教授も上司も、私のような新入社員も横一列で研究を進めていました。こうした中で超電導材料が徐々に進化していったのです。

1985年頃からは、医療機器であるMRIに使用する超電導磁石の開発が始まり、私もその開発に携わることになりました。MRIは、X線を使用するCTとは異なり、磁場を用いて体の断層画像を撮影します。より高精細な画像診断を可能にするためには、より強い磁場が必要となるため、MRIへの超電導磁石の適用が検討されたのです。

東芝エネルギーシステムズ株式会社 京浜事業所 原子力機器装置部 住吉幸博氏

東芝エネルギーシステムズ株式会社 京浜事業所 原子力機器装置部 住吉幸博氏

高見氏:MRI用は東北大の研究とは違って量産品の開発。量産品では高品質であっても価格が高いと受け入れられないことも多いですよね。

住吉氏:まさにそこが難しかったんだ。MRI用の超電導磁石特有の技術的な課題もありましたが、加えて、MRI用では良いものを安く、たくさん生産しなければならない。当時の我々は東北大の12テスラに代表される、一つの記録品のようなものの開発を手掛けていました。それに対し、MRI用の開発では大きな発想の転換を迫られたのです。

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