超伝導体における放射線誘発劣化の連続体モデル

核融合の可能性を実現するには、数百万度のプラズマを閉じ込める必要があり、この達成は高フィールド超伝導磁石によってのみ可能です。しかし、融合反応自体が超高エネルギー中性子の絶え間ないフラックスを生成し、これが重要かつ高価なコイルを劣化させ、反応炉の運転寿命を制限し、その経済的な実行可能性を損ないます。放射線損傷は実験的に十分に文書化されていますが、マイクロスケールの欠陥をマクロスケールの磁気的障害に結びつける予測理論フレームワークは依然として elusive 状態にあります。ここでは、Ginzburg–Landau 理論に基づく均質な連続体損傷モデルを用いて、このギャップを埋めます。放射線誘発欠陥を「量子化された」通常相のインクルージョンとして扱うことで、超伝導秩序パラメータの劣化を同等の均質化問題にマッピングします。このアプローチにより、中性子フルエンス、磁場、温度の関数としての臨界電流に対する閉じた形の解析式が得られます。希土類バリウム銅酸化物 (REBCO) テープに関する文献の実験データを使用してモデルをキャリブレーションおよび検証し、特に逆直感的な「ピーク効果」を含む超伝導特性の複雑な進化が、一度だけキャリブレーションが必要な少数の有効材料パラメータによって捉えられることを示しました。この研究は、放射線耐性磁石の工学設計のための設計ツールを提供し、持続可能な核融合エネルギーに向けた重要なステップとなります。