Россия в проекте ITER: производство сверхпроводящего кабеля в Удмуртии

• Четверг, 24 Сентябрь 2009, 12:59
• Атом, Термояд
• 1994 смотр.
• Нет комментариев

В городе Глазов, Удмуртия производится сверхпроводящий кабель для ITER.

На Чепецком механическом заводе (ЧМЗ) в г. Глазов, Удмуртия, началась работа по промышленному производству сверхпроводящих материалов в целях выполнения обязательств России в строительстве исследовательского термоядерного реактора ИТЭР (ITER).

ЧМЗ – единственный завод в России, обладающий уникальным оборудованием для выпуска сверхпроводников на основе сплава ниобий-титан (NbTi) и интерметаллида ниобий-олова (Nb3Sn). Производство основано на разработках отчественного института ВНИИКП.

Сплавы системы Nb-Тi имеют максимальное значение верхнего критического поля ~ 11 Тл и критическую температуру ~ 9,85К. Для промышленного изготовления Nb-Ti сверхпроводников выбран сплав Nb-46-48,5 масс.% Ti.
Композиционная проволока на основе Nb-Ti сплава представляет собой композит, содержащий Nb-Ti волокна, распределенные в матрице из высокочистой меди или резистивного сплава на базе меди. Помимо этого, в состав композита могут входить и другие материалы, используемые в качестве диффузионных и резистивных барьеров (Nb, Cu-Ni, Cu-Mn).

Материал на основе Nb3Sn по сравнению с композитными сверхпроводниками на основе системы Nb-Ti имеют более высокую критическую температуру перехода в сверхпроводящее состояние, составляющую 18,6К и способны работать в более высоких магнитных полях с индукцией до 20-24 Тл.
Конструкции композиционных сверхпроводников на основе Nb3Sn более сложны по сравнению с Nb-Ti сверхпроводниками. Изделия из них, как правило, изготовляются по технологии «намотка-отжиг». В этом случае сначала изготавливается обмотка изделия из не термообработанной проволоки или кабеля, а уже поле этого подвергается высокотемпературному отжигу, в результате которого в проволоках образуется сверхпроводящее интерметаллическое соединение Nb3Sn. Именно таким образом будет изготовлен кабель для ИТЭР.

На самом ЧМЗ планируется изготавливать только сверхпроводящую проволоку. По форме это проволока диаметром сечения менее 1 мм, где в медную матрицу включены еще более тонкие (порядка 10 микрон) проволоки NbTi и Nb3S. Проволока затем поступит в московский ВНИИКП, где ее покроют хромом и скрутят в кабель диаметром около 40 мм. Кабель поместят в нержавеющую трубку диаметром 2 мм и обожмут. Такая технология называется «кабель в оболочке» или CICC.

Кабель на основе NbTi пойдет на обмотку тороидальных катушек Токамака. Это катушки, которые огибают наименьшее сечение «бублика» и создают тороидальное магнитное поле, заставляющее плазму двигаться внутри камеры. Россия обеспечивает 20% этой обмотки.
Кабель же на основе Nb3Sn пустят на так называемые полоидальные катушки, которые сами имеют форму бублика и создают полоидальное магнитное поле. В ближайшее время ожидается подписание соглашения, согласно которому Россия будет поставлять 100% кабеля для верхней и нижней – двух из шести полоидальных катушек.

Справка: ОАО «Чепецкий Механический завод» входит в состав Корпорации ТВЭЛ (производитель ядерного топлива), 100% дочки ОАО «Атомэнергопром» в структуре Госкорпорации «Росатом». ОАО «ЧМЗ» — один из 12 заводов, выполняющих обязательства России по проекту ITER.

Еще записи на эту же тему: