ニオブチタンキャピラリーチューブは低温ケーブルに使用され、通常は超伝導ケーブルの導体の芯線部分を指します。典型的な化学組成はニオブ53チタン47%です。Nb53-Ti47パイプは一般的な低温超伝導材料であり、キャピラリーは薄壁で微細な内部気孔を持つ中空管状の材料です。 ニオブとチタンからキャピラリーを作製し、それを用いて低温ケーブルを構築することは、実用的な超伝導ケーブルを製造するための重要な技術です。
優れた超伝導特性により、ニオブチタン合金は、液体ヘリウム温度において優れたクラスII超伝導体となります。その臨界温度は約10Kで、臨界磁場は非常に高いため、強磁場および大電流下での動作に非常に適しています。ニオブチタンは、商業的に最も成功し、広く使用されている超伝導材料の一つであり、その製造方法および加工技術は非常に成熟しており、信頼性も高いです。超伝導ケーブルにおいて、ニオブチタンは通常、単一の毛細管ではなく、「多芯複合超伝導線」の形で存在します。毛細管の概念は、以下の2つの側面に反映されています。
1. 超伝導線材の安定した基盤またはチャネルとして
実用的なニオブチタン超伝導線材は、高純度の銅またはアルミニウムマトリックスに埋め込まれた数万本の極めて細いニオブチタン超伝導繊維で構成されています。この構造において、銅またはアルミニウムマトリックスは、無数の超伝導「毛細管」を含む安定した物体とみなすことができます。機械的な支持により、脆い超伝導フィラメントが保護されます。熱安定性と電気的安定性：超伝導状態が特定の擾乱（磁束ジャンプなど）によって部分的に超伝導性を失った場合、銅/アルミニウムマトリックスは大電流に対して低抵抗のバイパスチャネルを提供し、同時に熱を冷却剤へ素早く伝導することでホットスポットの拡大を防ぎ、超伝導状態の回復を促進します。より高度な設計では、基板自体の多孔質構造やワイヤーハーネス間の隙間を利用して液体ヘリウムをワイヤー内部に浸透させ、効率的な冷却を実現します。
2. ケーブル内部の独立した冷却チャネルとして
一部のケーブル設計では、純銅またはステンレス鋼製のNbTi毛細管が、強制冷却循環チャネルとして特別に配置されています。しかし、ここで主役となるのは超伝導体そのものではなく、この冷却管です。しかし、この概念は、低温システムにおける「毛細管」の重要性、すなわち冷媒を効率的かつコンパクトに輸送する重要性を浮き彫りにしています。
これは、前述のニオブ-チタン/銅多芯複合超伝導線を複数本撚り合わせたり、編み込んだりして作られ、数kAにも及ぶ大電流を伝送するために使用されます。導体に巻き付けられ、通常は特殊な低温絶縁材料が採用されています。真空サンドイッチパイプがケーブルの芯線部分を外部環境から絶縁します。サーモスタット内を循環する液体ヘリウムは、ケーブルの芯線温度をニオブ-チタンの超伝導臨界温度（約4.2K以下）以下に維持します。
