Ученые Лаборатории физики высоких энергий ОИЯИ в сотрудничестве с коллегами из Китая разработали технический проект высокотемпературного сверхпроводящего (ВТСП) кабеля принудительного проточного охлаждения для системы SMES с высокой токовой емкостью. Эта система используется, чтобы обеспечить стабильную работу сверхпроводящих магнитов в ускорителях, в том числе на комплексе NICA.
Ускорительный комплекс, такой как создаваемый в ОИЯИ комплекс NICA, имеет сверхпроводящие магниты, функционирующие на уровне 10 кА, для стабильной работы которых необходима высокоэффективная система SMES (Superconducting Magnetic Energy Storage, Сверхпроводящий индуктивный накопитель энергии), обеспечивающая компенсацию энергии. SMES функционирует с токопроводностью в несколько кА и скоростью линейного изменения тока в несколько кА/с. Тепловые потери при переменном токе, возникающие в результате быстрого изменения тока, делают неприменимыми методы охлаждения погружением и за счет теплопроводности.
Ученые разработали высокотемпературный сверхпроводящий кабель CORC (Conductor on Round Core) с принудительным проточным охлаждением, используемый для системы SMES с высокой токовой емкостью. Для достижения лучших характеристик изгиба и контроля омических потерь в оправке кабеля CORC в качестве оправки и наружной оболочки был выбран гибкий металлический кабелепровод. Он позволяет одновременно получать внутренний и внешний каналы охлаждения, что может обеспечить надлежащий эффект охлаждения. В работе также изучаются характеристики изгиба CORC с оправкой нового типа. Соответствующие тестовые испытания проводятся в температурной зоне жидкого азота.
Результаты показывают, что кабель CORC с гибким металлическим кабелепроводом в качестве оправки имеет надлежащие характеристики изгиба, а после изгиба и выпрямления практически не наблюдается критической деградации токовых характеристик. Также анализируется перепад давления при принудительном проточном охлаждении с использованием данного типа кабеля CORC. Анализ показывает соответствие перепада давления эксплуатационным требованиям принудительного проточного охлаждения. Система SMES на основе кабеля CORC находится в стадии разработки и будет завершена в 2024 году.
Со стороны ОИЯИ исследование выполнено заместителем директора ЛФВЭ по научной работе Гамлетом Ходжибагияном и начальником сектора ЛФВЭ Михаилом Новиковым.