В Росатоме изготовят образцы сверхпроводников для "коллайдера будущего"

6 июля 2018
Размеры FCC по сравнению с Большим адронным коллайдером и Тэватроном

АО "Чепецкий механический завод" (ЧМЗ) планирует в нынешнем году изготовить опытные образцы сверхпроводящих элементов для строительства Европейской организацией по ядерным исследованиям (ЦЕРН) нового, самого крупного в истории ускорительного комплекса FCC (Future Circular Collider), который называют "коллайдером будущего" — он придет на смену действующему в ЦЕРН Большому адронному коллайдеру.

О том, что Росатом будет участвовать в создании сверхпроводников для FCC, РИА Новости сообщало осенью 2017 года.

В прошлом году ЧМЗ (Глазов, Удмуртия, входит в топливную компанию ТВЭЛ госкорпорации "Росатом") совместно с другим предприятием ТВЭЛ АО "Высокотехнологический научно-исследовательский институт неорганических материалов имени академика Бочвара" (ВНИИНМ, Москва) провели работы по отработке в соответствии с требованиями ЦЕРН промышленной технологии и изготовлению опытной партии сверхпроводящих стрендов из сплава ниобия и олова (Nb3Sn), отмечается в опубликованном годовом отчете ЧМЗ за 2017 год.

Стрендами называются элементы, применяемые для создания магнитов, используемых в экспериментах по ядерной физике и физике элементарных частиц. Стренды представляют собой уникальные композиционные изделия, содержащие несколько тысяч тончайших (диаметром в считанные микроны) сверхпроводящих волокон.

"От ЦЕРН получено положительное заключение по результатам испытания образцов провода", — говорится в отчете.

Одной из задач ЧМЗ на текущий год в отчете названо "изготовить опытные образцы сверхпроводящих Nb3Sn стрендов по требованиям ЦЕРН для будущего кольцевого ускорителя FCC".

Как следует из материалов на сайте закупок Росатома, ЧМЗ по заказу ВНИИНМ в нынешнем году должен изготовить Nb3Sn стренды по эскизам конструкций, разработанным во ВНИИНМ для проекта FCC, и передать их заказчику на исследования. На 2019 год намечено изготовление на ЧМЗ образцов и опытной партии стрендов.

Также на будущий год намечены разработка ЧМЗ совместно с ВНИИНМ аппаратурно-технологической схемы изготовления стрендов для проекта FCC и расчет себестоимости по прямым затратам изготовления партий этих стрендов при промышленном выпуске (на тонну готового провода) с учетом достигнутого уровня технологии и ее сравнение с целевой себестоимостью 1000 евро за килограмм.

Кроме того, в 2019 году запланировано провести предварительные и приемочные испытания изготовленных образцов и опытных партий стрендов и подготовить предложения по дооснащению ЧМЗ новым оборудованием с целью обеспечения производственной мощности для получения стрендов для FCC в объемах до 100 тонн год, говорится в закупочных материалах.

Коллайдер FCC будет необходим для изучения физики микромира, в том числе для детального исследования свойств бозона Хиггса, открытого на Большом адронном коллайдере. Ранее сообщалось, что ЦЕРН выбрал в качестве базового для FCC проект новосибирского Института ядерной физики имени Будкера Российской академии наук.

Огромные размеры комплекса FCC (длина окружности до 100 километров) потребуют увеличения существующих мировых мощностей по производству сверхпроводников из сплава ниобия и олова (около 100 тонн в год) в семь-восемь раз. Общий объем потребности в таких сверхпроводниках составляет порядка 10 тысяч тонн. Причем речь идет о сверхпроводниках с характеристиками, кардинально превышающими те, которые к настоящему времени освоены промышленностью.

Ранее на ЧМЗ при научном руководстве ВНИИНМ было создано широкомасштабное производство сверхпроводящих материалов для проекта по созданию международного термоядерного реактора ИТЭР. Россия в 2015 году полностью и по графику завершила поставки сверхпроводящих кабелей для ИТЭР. Руководство проекта отмечало очень высокое качество российской продукции. По мнению специалистов, новые заказы для проектов по физике элементарных частиц помогут ЧМЗ сохранить наработанные уникальные компетенции и оборудование.

Помимо проекта FCC, речь идет об изготовлении сверхпроводников для строящегося в подмосковной Дубне российского коллайдера NICA. Как указывается в годовом отчете, ЧМЗ в нынешнем году должен завершить поставки стрендов для этого ускорительного комплекса. Задачей ЧМЗ на 2018 год в отчете также названо изготовление опытной партии сверхпроводящих стрендов для детектора CBM создаваемого в Германии международного ускорительного комплекса FAIR (Европейского центра по исследованию ионов и антипротонов).

Наконец, планируется, что ЧМЗ изготовит стренды для уникальной российской демонстрационной термоядерной гибридной системы ДЕМО-ТИН, которая будет работать на принципе "синтез-деление", и которая, как считается, поможет решать сырьевые и экологические задачи, необходимые для развития атомной энергетики.