Интервью в номер

Магниты для NICA и FAIR: о планах и сроках

Для того чтобы организовать серийное производство сверхпроводящих магнитов для колец NICA и SIS100 (FAIR) в ЛФВЭ, в настоящий момент сооружается фабрика по их сборке и испытаниям. Это достаточно большой и сложный по своей структуре и функциональности производственно-сборочный участок. Рассказать об объеме предстоящих работ, ходе реализации, планах и сроках мы попросили начальника научно-экспериментального отдела сверхпроводящих магнитов и технологий Сергея КОСТРОМИНА.

- Основным критерием пригодности использования отдельно взятого сверхпроводящего магнитного элемента в составе ускорителя является способность работать в требуемом режиме изменения во времени магнитного поля, обеспечивая при этом нужную пространственную структуру этого поля.

Технологический процесс создания сверхпроводящего магнита можно представить в виде основных этапов.

Прежде всего, изготовление сверхпроводящего кабеля, который сам по себе многокомпонентный элемент. Такой кабель - наше дубненское "ноу-хау", он был разработан в течение нескольких лет в ОИЯИ и использован при сооружении Нуклотрона. В мире его так и называют - кабель типа "Нуклотрон". В настоящий момент на фабрике собрано и проходит окончательную отладку новое оборудование, позволяющее создавать такой кабель. Уже изготовлена пробная партия.

После создания кабеля необходимо сделать обмотку магнита. Ее форма создается на специальных приспособлениях, затем фиксируется путем термообработки обмотки, содержащей эпоксидный компаунд. Раствор многокомпонентный, приготовить его - кропотливая экспериментальная работа. Для этого на фабрике необходима отдельная химическая лаборатория. После полимеризации (затвердевания) раствора обмотка магнита окончательно приобретает форму. Точность формирования пространственной конфигурации составляет десятые доли миллиметра и напрямую влияет на качество магнитного поля.

"Скелет" магнита - железное ярмо, внутри которого располагается обмотка и пролетает пучок во время ускорения, - для нас изготавливают наши партнеры. Один из основных поставщиков - Савеловский машиностроительный завод. Недавно в Институте побывала представительная делегация этого предприятия, при встрече была достигнута договоренность о дальнейшем сотрудничестве.

Первая проверка магнита на пригодность после сборки ярма и обмотки - магнитные измерения при обычных температурах. По качеству магнитного поля можно судить о правильности изготовления магнита, а также выявить неточности сборки. Дипольный магнит бустера NICA изогнутый. Измерение поля в нем - сложная задача, требующая учета многих факторов. Над ее развитием и реализацией работает отдельная группа, состоящая из экспериментаторов, конструкторов, инженеров, электронщиков. Требуемая относительная точность измерений - не хуже, чем 10^-4. В настоящий момент идет обработка результатов измерений, полученных на предсерийном магните.

Следующий этап - сборка криогенной "рубашки" магнита и вакуумные испытания. При работе на ускорителе ярмо находится в изоляционном вакууме при температуре примерно 4°К. Для поддержания этих условий используется система специальных экранов и кожухов. Для их сборки и испытаний предусмотрен отдельный участок.

Затем магнит попадает на участок криогенных испытаний. Здесь один из главных и завершающих этапов - проверка работы "на холоде". Магнит переводится в сверхпроводящее состояние (охлаждается до 4,5°К) и начинается его "тренировка" большими токами (до 12 000 А). Для этих испытаний необходимо предусмотреть непрерывное "питание" магнита жидким азотом и гелием, которое обеспечивается при помощи уникальной системы (сателлитного рефрижератора), поставленной нашими коллегами из Германии. В конце цикла проводятся измерения магнитного поля при криогенных температурах. Данные, полученные при создании магнита, заносятся в его персональный "паспорт". Если все параметры в норме, магнит можно ставить в тоннель ускорителя.

В настоящий момент в ОИЯИ находится группа коллег из Германии, совместно с которыми проводятся испытания одного из ключевых элементов инфраструктуры фабрики - первого из трех сателлитных рефрижераторов. Идут испытательные работы на сильноточном источнике питания, поставленном из Словакии (на снимке).

Запуск первой очереди фабрики намечен на июнь 2014. Всего на фабрике в ближайшие годы планируется собрать и испытать около 430 сверхпроводящих магнитов для ускорителей NICA и SIS100.

Галина Мялковская,
фото Павла КОЛЕСОВА