5 апреля 2021

НПО «Гелиймаш» займётся поставкой жидкого гелия для криогенных установок Объединённого института ядерных исследований

19 марта ОИЯИ посетила делегация научно-производственного объединения «Гелиймаш»: генеральный директор Вадим Николаевич Удут, заместитель генерального директора по коммерческой работе Александр Евгеньевич Сычков, заместитель генерального директора по научной работе Олег Максимович Попов. В рамках визита состоялись встречи с дирекцией Института, руководителями ЛФВЭ иЛНФ, экскурсии на ИБР-2, ускорительный комплекс и криогенную станцию для проекта NICA.

Разговор начался с недавнего события — в ЛФВЭ доставлена специализированная контейнер-цистерна для жидкого гелия.

 

— Эта цистерна уникальная, — рассказывает В. Н. Удут. — Технологических компаний, которые производят такие цистерны, в мире меньше, чем, наверное, пальцев на одной руке. Самый крупный производитель Gardner Cryogenics (США), некоторый опыт изготовления был у компании Linde (Германия), французских и японских компаний. Цистерна предназначена для долгосрочного хранения жидкого гелия (до 1 месяца) без потерь продукта и для транспортировки жидкого гелия на далекие и сверхдалекие расстояния. Сейчас весь оборот гелия в мире, от заводов-производителей до компаний и институтов, где этот гелий потребляется, обеспечивается такими контейнерами, всего их около тысячи. Наличие подобной цистерны (на снимке) очень важно для покупателя, потому что дает возможность купить продукт дешевле, получить выгоду. И к тому же позволяет хранить гелий в достаточно больших объемах для научных экспериментов и технологического использования. В жидком виде гелий занимает объем всего около 40 куб. метров в цистерне, а для его газообразного эквивалента — около 25 тыс. куб. метров — надо создавать большие металлические хранилища.

Такая цистерна позволяет в течение месяца хранить жидкий гелий, что обеспечивает необходимый запас в случае непредвиденных ситуаций для проведения физических экспериментов. Ее можно снять с колесной платформы, перенести на судно для транспортировки водным транспортом. А вот для перемещения по железной дороге она не предназначена из-за большой вибрации. До появления в ОИЯИ этого контейнера гелий доставлялся в 1000-литровых дюарах.

— Для нас это очень интересная работа — сравнить технологический уровень «Гелиймаша» с тем, как, например, делают американские производители — говоритА. В. Константинов. — 98 процентов гелия, если мы говорим про жидкий гелий, транспортируются на цистернах Gardner Cryogenics, они мировой лидер по производству, у них огромный опыт. Это вторая цистерна «Гелиймаша», первая была сделана Гелиевым заводом в Оренбурге, проходила обкатку на полигонах «Газпрома». Нам интересно, какие выводы были сделаны по ее использованию. Вскоре мы введем в эксплуатацию нашу цистерну, снимем теплотехнические характеристики, измерим испаряемость и посмотрим, на какой уровень смог выйти «Гелиймаш».

НПО «Гелиймаш», созданное в 1931 году П. Л. Капицей (будущим нобелевским лауреатом), является крупнейшим производителем криогенного оборудования, которое работает в 40 странах мира, востребовано во многих значимых исследовательских и промышленных проектах: от научных институтов Китая до производственных комплексов в США. На предприятии работает более 500 высококвалифицированных ученых, конструкторов, технологов, операторов станочного оборудования, сборщиков и испытателей сложной техники.

В этом году предприятие «Гелиймаш» отмечает 90-летие. За один раз невозможно рассказать обо всех направлениях развития научно-производственного объединения с большой и славной историей. Однако не спросить о новых технологиях, важных для промышленности и населения, было бы неправильно. К тому же есть идея реализовать проект, который имеет непосредственное отношение к Институту. 

Журналисты поинтересовались, как развивается криогенная система для проекта NICA. И первый вопрос к начальнику научно-исследовательского криогенного отдела А. В. Константинову — рассказать о парожидкостной турбине — разработке «Гелиймаша» для ОИЯИ.

— Первые такие турбины были сделаны в конце 80-х — начале 90-х годов и опробованы на криогенном комплексе Нуклотрон на установках КГУ-1600/4,5. Применение этих парожидкостных турбин вместо дроссельного вентиля позволило увеличить производительность наших установок более чем на 25 процентов. Эти турбины входят в состав криогенных установок, которые охлаждают Нуклотрон. Новые установки для комплекса NICA — ОГ-1000 и гелиевые рефрижераторы РСГ, которые будут охлаждать кольцо бустера и кольцо коллайдера, — также включают в себя парожидкостные турбины. Таким образом была сделана партия таких турбомашин для новых гелиевых установок — в сумме их четыре. Сейчас они находятся в корпусе 1Б, где сосредоточены основные криогенные установки, это будет Центральная криогенная станция.

Если говорить о том, что уже сделано, — смонтированы и произведены пробные пуски гелиевого ожижителя ОГ-1000 производительностью 1000 литров в час, мы уже получили на нем жидкий гелий, провели предварительное измерение производительности, которое оказалось близким к заявленным характеристикам. Это большой этап работы. Затем доставлена 40-кубовая емкость, и в ближайшее время мы начнем ее теплотехнические испытания. Ее ввод в эксплуатацию позволит нам запасать значительное количество жидкого гелия, чтобы проводить сеансы не на одном сверхпроводящем кольце (либо Нуклотрон, либо бустер) — уже осенью мы надеемся провести сеанс на двух кольцах одновременно. Это одна из больших задач.

Помимо новых ОГ-1000 и рефрижератора для бустера, который также находится в стадии наладки, нам предстоит запустить целую азотную систему. Принципиально она работает как гелиевый контур. То есть мы ожижаем гелий, подаем его на ускоритель, он его охлаждает, испаряется, а затем холодный пар мы снова собираем, выполняя замкнутый контур. И по азотному контуру мы будем делать такую же систему. У нас будет азотный ожижитель, реконденсаторы, азотные компрессоры. Это достаточно уникальное явление, поскольку часто жидкий азот используют без рециркуляции, то есть холодные пары выбрасываются в атмосферу. И нам предстоит большой объем работ, чтобы запустить такую систему.

Объединенный институт ядерных исследований (ОИЯИ) был создан на основе Соглашения, подписанного 26 марта 1956 г. в Москве представителями правительств одиннадцати стран-учредителей, с целью объединения их научного и материального потенциала для изучения фундаментальных свойств материи. Институт расположен в Дубне, в 120 км от Москвы, в Российской Федерации. Сегодня Объединенный институт ядерных исследований является всемирно известным научным центром, в котором фундаментальные исследования (теоретические и экспериментальные) успешно интегрированы с разработкой и применением новейших технологий и университетским образованием. Членами ОИЯИ являются 18 государств.