Федеральное Государственное Унитарное Предприятие
«Научно-исследовательский институт
электрофизической аппаратуры
им. Д.В.Ефремова»

ФГУП «НИИЭФА им. Д.В.Ефремова»

Министерство РФ по атомной энергии

196641, Санкт-Петербург
Металлострой,
промзона «Металлострой»
дорога на Металлострой, 3

Телефон: (812)-464-44-70,
Факс: (812) 464-46-23
E-mail: office@sintez.niiefa.spb.su

Научно-исследовательский институт электрофизической аппаратуры (НИИЭФА), основанный в 1945 году, является крупнейшим в России разработчиком электрофизического оборудования для фундаментальных исследований в области ядерной физики, физики высоких энергий и управляемого термоядерного синтеза. Институт внес решающий вклад в создание:

·     отечественных ускорительных комплексов от циклотронов и высоковольтных ускорителей до крупнейших установок мирового уровня в Харькове, Дубне, Гатчине, Серпухове,

·     передовых технологий с использованием ускорителей и лазеров для промышленности и медицины,

·     уникальных установок для термоядерных исследований, среди которых всемирно известные токамаки Т-3, Т-4, Т-10, Т-15 (со сверхпроводящей обмоткой тороидального магнитного поля), стелларатор «Ураган-2», установка ТСП – токамак с сильным (25 Т) магнитным полем, для получения которого используется индуктивный накопитель с запасом энергии 900 МДж.

Работы по применению сверхпроводимости в магнитных системах токамаков, индуктивных накопителей энергии, ускорителей и других электрофизических установок для научных исследований и промышленности ведутся в НИИЭФА, начиная с 1965 г.

В институте накоплен значительный опыт разработки и создания сверхпроводящих соленоидов различных типов, размеров и назначений с магнитным полем до 12 Т. Изготовленные в НИИЭФА соленоиды используются в исследовательских лабораториях, в СВЧ системах нагрева плазмы токамаков, в униполярных генераторах, в сепараторах. Крупнейшими из них являются комбинированный соленоид КС-250 с рекордной для своего времени (1975 г.) индукцией магнитного поля 25 Т и соленоид «Гиперон» на поле 6 Т в апертуре диаметром 1,2 м с запасом энергии 24 МДж (1978 г.).

В НИИЭФА были созданы первые в России опытные образцы сверхпроводящих магнитных линз и СВЧ резонаторов для ускорительной техники.

В 1980-88 гг. в НИИЭФА спроектирована и изготовлена сверхпроводящая обмотка тороидального поля для токамака Т-15 с запасом энергии до 800 МДж, массой сверхпроводника 90 тонн, средним диаметром витков 2,6 м. В этой обмотке впервые в мировой практике были использованы Nb3Sn сверхпроводники. Потенциально эти материалы позволяют достигать уровень магнитного поля, необходимый для создания будущих промышленных термоядерных электростанций.

Начиная с 1988 г., НИИЭФА возглавляет работы кооперации отечественных предприятий по созданию сверхпроводящей магнитной системы (СМС) для международного экспериментального термоядерного реактора-токамака ИТЭР. Работы ведутся в рамках межправительственных соглашений между Россией, Японией и Европейским Сообществом, принимая участие в проектировании и крупномасштабных НИР и ОКР по разработке всех компонентов СМС ИТЭР:
        ·
        обмоточных сверхпроводников нового поколения на рабочий ток 40-70 кА в
                 поле до 13.5 Т,
        ·
        систем электропитания и защиты,
        ·
        систем электроизоляции и высоковольтных криогенных развязок,
        ·
        контактных соединений обмоточных сверхпроводников,
        ·
        токовводов,
        ·
        в разработке и апробации технологии опытно-промышленного изготовления всех
                 перечисленных компонентов.

Разработки сверхпроводящих индуктивных накопителей энергии (СПИН) для импульсного питания электрофизических установок и для потребительских электросетей ведутся с 1970 г. В этих разработках используется накопленный сотрудниками богатый опыт создания «теплых» и криорезистивных индуктивных накопителей с запасом энергии до 900 МДж при мега-амперных токах разряда. Одно из достижений на этом пути – создание в 70-х годах серии опытно-промышленных СПИН'ов, разряд в которых происходит в миллисекундном диапазоне времени, при этом умножение тока модулей достигается с помощью сверхпроводящих ключей. Технология изготовления ключей передана ряду других отечественных предприятий. Концепция СПИН'ов для электроэнергетики предусматривает использование элементной базы, а также конструкционных решений и технологий, уже апробированных в ходе разработок СМС для токамаков масштаба ИТЭР (с запасом энергии в десятки ГДж). По этой концепции уже подготовлен целый ряд решений для «микро-СПИН'а» (30 МДж), СПИН'а среднего класса (10 ГДж) и СПИН'a для сглаживания суточных графиков нагрузки в масштабах энергосистемы.

Ведущим подразделением НИИЭФА в области технической сверхпроводимости является Научно-исследовательский центр «Синтез» (350 научных сотрудников и инженеров, 6 докторов и 37 кандидатов физико-математических и технических наук).

Внутри НТЦ «Синтез» предусмотрено следующее разделение работ между отделами.

Научно-исследовательский отдел сверхпроводящих магнитных систем» (18 научных сотрудников и инженеров; располагает криогенным испытательным комплексом с площадью экспериментальных залов
1400 м2):

·     экспериментальные и расчетно-теоретические исследования по принципам построения конструкции СМС и их элементов (обмоточные сверхпроводники и их контактные соединения, токовводы, высоковольтные криогенные развязки, криостаты, системы диагностики и защиты),

·     координация комплексных работ по проектированию, изготовлению и испытаниям СМС.

Научно-исследовательский вычислительный отдел (28 научных сотрудников и инженеров):

·     комплексное математическое моделирование и анализ стационарных и переходных электромагнитных, теплофизических и термогидравлических процессов в СМС и системах их криообеспечения,

·     проведение магнитных измерений и разработку программного обеспечения.

Научно-исследовательский теоретический отдел механики (18 научных сотрудников и инженеров; располагает стендами для проведения механических испытаний общей площадью 70 м2):

·     расчет механической прочности СМС и их элементов при захолаживании, под действием электромагнитных сил, при транспортировке,

·     расчет сейсмоустойчивости,

·     тензометрирование СМС,

·     экспериментальное определение механических характеристик конструкционных материалов и обмоточных сверхпроводников,

·     механические испытания макетов.

Научно-исследовательский отдел систем электропитания и коммутационной аппаратуры (58 научных сотрудников и инженеров;, располагает комплексом экспериментальных залов общей площадью 1200 м2 ):

·     экспериментальные и расчетно-теоретические исследования по системам электропитания
и  защиты СМС,

·     координацию комплексных работ по проектированию, изготовлению и испытаниям
оперативной и защитной коммутационной аппаратуры на ток от сотен ампер до 300 кА.

Конструкторские отделы (общей численностью 70 инженеров-конструкторов и расчетчиков):
·
     разработка конструкций СМС, криостатов, защитной и коммутационной аппаратуры,
·
     выпуск рабочих чертежей в электронной форме, по международным нормам и стандартам.

Разработку технологии и проектирование специального технологического оборудования и оснастки для изготовления и монтажа СМС по кооперации с НТЦ «Синтез» в НИИЭФА выполняет специализированный НТЦ технологий электрофизической аппаратуры «ТЭМП» (50 научных сотрудников и инженеров-технологов).

СМС, криостаты, оперативная и защитная коммутационная аппаратура разработки НИИЭФА изготавливаются на опытном заводе электрофизического оборудования (Завод ЭФО), который является структурным подразделением НИИЭФА (общая площадь цехов около 20 тыс.м2, 450 инженеров-технологов и высококвалифицированных рабочих).

В НИИЭФА и в НТЦ «Синтез» внедрена и сертифицирована на соответствие требованиям стандарта ИСО 9001 система обеспечения качества, функционирование в НТЦ «Синтез» обеспечивает специализированное подразделение (5 научных сотрудников и инженеров).

Администрация

Директор НИИЭФА им. Д.В.Ефремова - академик РАН, д.т.н., профессор, лауреат Ленинской премии
лауреат Государственной премии СССР, лауреат Государственной премии РФ
Глухих Василий  Андреевич
Тел.: (812) 464-89 63
E-mail: glukhikh@niiefa.spb.su

Заместитель директора НИИЭФА им. Д.В.Ефремова, директор НТЦ «Синтез» - к.ф-м.н, с.н.с.
Филатов Олег Геннадьевич
Тел.: (812) 464-4597
E-mail:
filatovog@sintez.niiefa.spb.su

Заместитель директора НТЦ «Синтез» по научной работе – к.т.н. Беляков Валерий Аркадьевич
Тел
.: (812) 464-4577
E-mail:
belyakov@sintez.niiefa.spb.su

Заместитель директора, Главный конструктор НТЦ «Синтез» - МуратовВиталий Павлович
Тел.: (812) 464-4614
E-mail: muratov@sintez.niiefa.spb.su

Ведущий научный сотрудник - к.ф.-м.н. Люблин Борис Владимирович
Тел.: (812) 462-7644
E-mail:
  ljublbv@sintez.niiefa.spb.su

ПОдразделения и
ведущие специалисты

НТЦ «Синтез»

Научно-исследовательский отдел сверхпроводящих магнитных систем (СМС)

Ученая
степень

Должность

Контакты-

Тел. (812)… E-mail

Егоров Сергей Александрович

к.т.н.,
с.н.с.

Начальник
отдела

462 7676

egorovsa@sintez.niiefa.spb.su

Акопян Дорвард Гургенович

к.т.н.

Заместитель
начальника отдела

462 7900

Родин Игорь Юрьевич

 

Начальник
лаборатории

464 2071

rodin@sintez.niiefa.spb.su

Корсунский Валерий Евгеньевич

 

Начальник
лаборатории

464 4611

korsunsky@sintez.niiefa.spb.su

Запретилина Елена Руслановна

 

с.н.с.

462 7635

Астров Михаил Сергеевич

 

Начальник группы

462 7635

astrov@sintez.niiefa.spb.su

 

Научно-исследовательский теоретический отдел механики (НИТОМ)

Ученая
степень

Должность Контакты

Тел. (812)… E-mail

Малков
Александр Александрович

к.т.н.

Начальник отдела

464 5794
malkova@sintez.niiefa.spb.su

Кривченков Юрий Михайлович

 

Начальник группы

462 7967
krivchy@sintez.niiefa.spb.su

Алексеев Александр Борисович

 

Начальник группы

462 7968
aleksea@niiefa.spb.su

Суханова Мария Владимировна

 

Ведущий
исследователь

462 7967
suchanova@sintez.niiefa.spb.su

 

Научно-исследовательский отдел систем электропитания и коммутационной
аппаратуры

Ученая степень

Должность

Контакты

Тел. (812)… E-mail

Кучинский Владимир Георгиевич

д.т.н.

Начальник
отдела

464 2082

kuchinv@sintez.niiefa.spb.su

Булгаков Сергей Алексеевич

 

Заместитель начальника
отдела

464 5245

boulgaks@sintez.niiefa.spb.su

Рошаль Александр Григорьевич

к.т.н.

Начальник
лаборатории

464 5245

roshal@sintez.niiefa.spb.su

Филиппов Александр Николаевич

 

Начальник
лаборатории

462 7988

filippov@sintez.niiefa.spb.su

 
Научно-исследовательский вычислительный отдел
(НИВО)

Ученая степень

Должность

Контакты
Тел. (812)… E-mail

Сычевский Сергей Евгеньевич

д.ф-м.н.,

с.н.с.

Начальник отдела

464 4882

sytch@sintez.niiefa.spb.su

Васильев Вячеслав Николаевич

 

Заместитель начальника отдела

464 4882

vasilievvn@sintez.niiefa.spb.su

Ламзин Евгений Анатольевич

к.т.н.

Начальник лаборатории

462 7733

elamzin@sintez.niiefa.spb.su

Максимов Борис Петрович

 

Начальник лаборатории

462 7843

maxim@sintez.niiefa.spb.su

Танчук Виктор Николаевич

 

Начальник лаборатории

462 7836

tanchuv@sintez.niiefa.spb.su

Шатиль Николай Александрович

к.т.н.

Ведущий научный сотрудник

464 4882

shatiln@sintez.niiefa.spb.su

 

Проектно-конструкторские
отделы

Должность

Контакты
Тел. (812)… E-mail

Бондарчук Эдуард Николаевич Начальник отдела

Тел.: (812) 464-4587
bondar@sintez.niiefa.spb.su

Якубовский Виктор Георгиевич Начальник группы

Тел.: (812) 462-7980

Краснов Сергей Васильевич Ведущий инженер-конструктор

Тел.: (812) 462-7980
krasnoval@sintez.niiefa.spb.su

Чердаков Александр Константинович Ведущий инженер-конструктор

Тел.: (812) 462-7980
cherd@sintez.niiefa.spb.su

Никандров Сергей Владимирович Ведущий инженер-конструктор

Тел.: (812) 462-7980
nikandrov@sintez.niiefa.spb.su

 

Специализированное
подразделение по обеспечению качества

Должность Контакты

Чайка Павел Юрьевич

Начальник
лаборатории

Тел.: (812) 462-7611
chaikap@sintez.niiefa.spb.su

 

НТЦ технологий электрофизической аппаратуры «ТЭМП»

Должность Контакты
Тел. (812)… E-mail

Перегуд Владимир Иосифович, к.т.н.

Директор
центра

462 7837
niiefatemp@mail.ru

Константинов Юрий Алексеевич

Заместитель директора

464 1875
niiefatemp@mail.ru

Танаев Виталий Сергеевич

Начальник
отдела

464 4602
tanaev@sintez.niiefa.spb.su

 
Опытный завод электрофизического оборудования (Завод ЭФО) Должность Контакты

Тюриков Андрей Михайлович

Директор
завода

Тел.: (812) 462-7728
efo@mailwplus.net

Рыжих Виктор Прокофьевич

Главный
инженер

Тел.: (812) 462-7725
efo@mailwplus.net

КООПЕРАЦИИ

НТЦ «Синтез»

 

ФГУП ВНИИНМ
им. А.А.Бочвара, г.Москва

ОАО ВНИИКП,
г.Москва

Международная кооперация
по проекту ИТЭР

НИР и ОКР по разработке сверхпроводящей магнитной системы
Международного экспериментального термоядерного реактора ИТЭР

технологическоЕ оборудованиЕ и
диагностическАЯ аппаратурА

Производственное оборудование опытного Завода ЭФО НИИЭФА

1975-1985 г.г. с последующей частичной заменой и модернизацией

Общемашиностроительное и специальное оборудование цехов металлообработки, сварки, намотки, вакуумной пропитки и сборки.

Используется для изготовления СМС, криостатов, токовводов, защитного и коммутационного оборудования для установок масштабом от лабораторных соленоидов до обмотки тороидального поля токамака Т-15 с диаметром витков 4 м массой 300 тонн и запасом энергии до 800 МДж с пооперационным контролем качества по требованиям к изготовлению оборудования для атомных электростанций.

Основное оборудование криогенного комплекса отдела сверхпроводящих магнитных систем НТЦ «Синтез»

1982 г.

Установка «ЛИС-12» разработана и изготовлена в НИИЭФА для испытания образцов обмоточных сверхпроводников и их контактных соединений с погружным и циркуляционным охлаждением
Магнитное поле - до 12 Т
Испытательный ток - до 80-100 кА

1994 г.

Установка «ЛИС-7» разработана и изготовлена в НИИЭФА для испытания образцов обмоточных сверхпроводников и их контактных соединений.
Магнитное поле - до 7 Т
Испытательный ток - до 8 кА
Температура - 4.2-300 К

 

1993 - 1995 г.г.

Стенд высоковольтных испытаний для испытания СМС, токовводов, криогенных электроизоляционных развязок, образцов электроизоляции и макетов обмоток постоянным напряжением 135 кВ (270 кВ, 50 Гц) при 300, 80 и 4.2 К в вакууме и среде жидкого и газообразного азота и гелия с циклическим нагружением сверхпроводящим электромагнитным прессом, развивающим усилия до 100 тонн.

1993 г.- Установка GBS-135/4.4GBS-135/4.4 для стенда высоковольтных испытаний

1995 г.- Остальное оборудование стенда разработано и изготовлено в НИИЭФА

1996 г.
Станция измерения потерь электромагнитной энергии в образцах обмоточных сверхпроводников
для измерения гистерезисных и кооперативных потерь энергии в образцах обмоточных сверхпроводников калориметрическим и электромагнитным методом.
Амплитуда изменяющегося поперечного магнитного поля - до 5 Т
Амплитуда изменяющегося продольного магнитного поля - до 3 Т
Скорость изменения магнитного поля - до 2 Т/с

1999 г.
Модернизированы калориметр и компьютерная система сбора и обработки информации

1999 г.
Разработана и изготовлена высоковакуумная электропечь с компьютерным управлением для термообработки изделий из Nb3Sn сверхпроводников.
Диаметр - до 1.5 м
Высота - до 5 м
Градиент температуры в объеме изделия - не более
±2 С
Прокачка инертным газом и спектральный анализ загрязнений отходящего газа.

1999 г.
Разработана и изготовлена установка для комплексных испытаний образцов обмоточных сверхпроводников типа кабель-в-оболочке и их контактных соединений.
На установке проводят измерения:
-
 гидравлических, вольтамперных и вольт-температурных характеристик,
- потерь электромагнитной и механической энергии,
- сжатия кабеля внутри оболочки,
-
 запаса стабильности образцов обмоточных сверхпроводников типа кабель-в-оболочке и их
  контактных соединений в скрещенном магнитном поле, изменяющемся во времени
  по произвольно заданному закону при запитке образца от сверхпроводящего
  трансформатора тока
     скорость изменения магнитного поля - до 2 Т/с
     изменение магнитного поля
      -
 в поперечном направлении - до 5 Т
      -
 в продольном направлении - до 3 Т
      -
 программируемое изменение тока образца - до 18 кА и до 80-100 кА

2000 г.
Разработана и изготовлена установка для измерения межстрендовых сопротивлений в обмоточных сверхпроводниках типа кабель-в-оболочке.
Измерение поперечного электрического сопротивления между отдельными сверхпроводящими жилами и группами жил в коротких образцах обмоточных сверхпроводников типа кабель-в-оболочке (до 30 измерительных позиций одновременно).

1980-2000 г.г.
Стенд испытаний сверхпроводящих магнитных систем
Приемо-сдаточные и ресурсные испытания магнитных систем и их элементов
-
 захолаживаемая масса - до 10 тонн
-
 ток - до 18 кА
-
 долговременное потребление жидкого гелия - до 150 л/час
-
 циркуляции однофазного или двухфазного гелия с массовой  скоростью - до 15 г/сек
-
 сбором, хранением и обработкой измерительной информации по 24 компьютерным каналам
  одновременно в формате LABVIEW

1980-1981 гг. - Программируемые источники питания на ток 5, 10 и 18 кА и система криообеспечения на основе установок КГУ-250.

1997-2000 гг. - Элементы системы сбора и обработки информации.

Система измерительная тензометрическая СИИТ-3

1985 г.
Измерение выходных сигналов тензорезисторов. Диапазон измеряемых сигналов
±1 В с помощью 12-разрядного АЦП. Максимальное количество измерительных каналов с 4 и 2 активными тензорезисторами – 50 (100 каналов с одиночными тензорезисторами). Среднее квадратичное отклонение 1.5 единицы наименьшего разряда.

Тензометрический восьмиканальный модуль SC2043SG производства National Instruments

1997 г.
Максимальное количество измерительных каналов с 4 и 2 активными тензорезисторами – 28.

Основное оборудование отдела систем электропитания и коммутационной аппаратуры НТЦ «Синтез»

1975-1985 с последующей частичной заменой и модернизацией

Стенд испытаний коммутационной аппаратуры (ИКА)
 
Униполярный генератор УУГ 70/40
-
  запасаемая энергия - 40 МДж,
-
  максимальный генерируемый ток – 1 МА
 Индуктивный накопитель
-
  запасаемая энергия 5 МДж
 Генераторы постоянного тока
-
   длительный постоянный ток до 30 кА

Приемо-сдаточные испытания коммутационной аппаратуры.
Амплитуда импульсных токов - до 1 МА
Амплитуда постоянных токов - до 30 кА
Мощность генерируемых импульсов - Pmax=1011 Вт
с энергией - Wmax= 40 МДж
Возможность генерации импульсов - от десятков микросекунд до десятков секунд.

1985 г. проведена модернизация
Разработаны и изготовлены в НИИЭФА:
-
 стенд испытания сильноточных устройств (ИСУ) для ресурсных испытаний коммутационной аппаратуры обеспечивает уникальное сочетание высокой мощности генерируемых импульсов (Pmax=1012 Вт) с относительно высокой энергией (Wmax=2 МДж) и длительностью импульсов (свыше 1000 мкс)
-
 Ёмкостной накопитель (запасенная энергия– 2 МДж)
-
 индуктивные накопители на токи до 1 МА.

2000 г.
Разработаны и изготовлены в НИИЭФА:
-
 стенд термических испытаний коммутационной аппаратуры (ТИК) в длительном
   режиме на  постоянных токах до 70 кА
-
 источник постоянного тока 70 кА

Стенд оборудован системой водоохлаждения, комплексом автоматического управления режимами испытаний и измерения температуры.

результаты научных исследований
за последние 5 лет

В 2001 г. завершена восьмилетняя стадия технического проекта международного экспериментального термоядерного реактора ИТЭР. Параллельно выполнены крупномасштабные обоснующие НИОКР, в ходе которых по программе Модельных Катушек ИТЭР в России (наравне со странами Европейского Сообщества и Японией) силами кооперации НИИЭФА-ВНИИНМ-ВНИИКП и ряда других отечественных предприятий решен комплекс научных, конструкторских, технологических и производственных задач. В результате разработаны, изготовлены и апробированы полномасштабные опытно-промышленные образцы всех основных элементов обмоток сверхпроводящей магнитной системы ИТЭР. Освоены основные технологические операции по изготовлению магнитной системы новым методом (“намотка-отжиг-изолировка-переукладка”). Это позволяет непосредственно приступить к рабочему проектированию и сооружению реактора ИТЭР.

В октябре 2001 г. на международном стенде ИТЭР (Японский институт атомной энергии) успешно завершены испытания модельной катушки-вставки с проводником тороидальной обмотки на рабочий ток 46 кА в магнитном поле 13 Т. Модельная катушка спроектирована и изготовлена в России кооперацией НИИЭФА-ВНИИНМ-ВНИИКП полностью из отечественных материалов и по отечественным технологиям, которые являются кандидатами для реализации всей магнитной системы ИТЭР.

Специалистами НИИЭФА внесен также решающий вклад в разработку технического проекта системы электропитания и защиты сверхпроводящей магнитной системы итэр. Разработаны и испытаны опытные образцы быстродействующей сильноточной коммутирующей аппаратуры, которые также стали кандидатами для применения в ИТЭР.

значительная часть конструкторских работ и расчетов в обоснование принятых проектных решений сверхпроводящей магнитной системы ИТЭР была выполнена специалистами НИИЭФА.

в ходе работ по проекту ИТЭР в НИИЭФА получили интенсивное развитие методы и средства расчетно-аналитического обеспечения проектирования сверхпроводящих магнитных систем. усовершенствованные и впервые разработанные в НИИЭФА методы и реализующие их программные продукты для электромагнитных теплофизических, термомеханических, термогидравлических расчетов, а также расчетов прочности и сейсмоустойчивости сверхпроводящих магнитных систем по итогам международной верификации получили признание как одни из наиболее совершенных в мире.

Авторы:

от НИИЭФА:

от ВНИИНМ:

от вниикп:

О.Г.Филатов - директор проекта ИТЭР по РФ

В.А.Беляков - заместитель директора проекта ИТЭР по РФ

С.А.Егоров - научный руководитель проекта КВПТО

В.Г.Кучинский - научный руководитель работ РФ по системе питания и защиты СМС ИТЭР

И.Ю.Родин - ведущий инженер проекта КВПТО

Э.Н.Бондарчук, Ю.А.Константинов,

А.С.Тюриков, А.А.Малков, С.Е.Сычевский,

В.Н.Васильев, В.А.Крылов.

А.К.Шиков

В.И.Панцирный

Н.С.Грязнов

Г.П.Ведерников

Е.А.Дергунова

А.Е.Воробьева

Н.И.Козленкова

К.А.Мареев

 

 

В.Е.Сытников

А.В.Таран

А.В.Рычагов

 

Материалы опубликованы в отчетной документации по проекту ITER и в ряде научных журналов,
в частности:

1.   ITER Final Design Report (FDR-2001)

2.   Design Description Document (DDD 11 Magnet)

3.   ITER TF Conductor Insert Coil Manufacture

4.   N.Cheverev, V.Glukhikh, O.Filatov, V.Belyakov, V.Muratov, S.Egorov, I.Rodin, A.Malkov, et
al.
"Test of the ITER TF Insert and Central Solenoid Model Coil". IEEE Transactions on Applied Superconductivity, March 2002, 12, pp. 548-553

5.   N.Martovetsky, M.Takayasu, J.Minervini, et al. Presented at the International Conference
on Applied Superconductivity (ASC 2002) Houston USA, 2002

Коммерческие разработки и
разработки, имеющие
прикладной потенциал

Материалы и изделия

Изделия единичного изготовления

1. Сверхпроводящие соленоиды для оборудования исследовательских лабораторий.
    Магнитная индукция
   §
  до 6 Т в апертуре до 1,2 м
   §
  до 12 Т в апертуре до 0,2 м.

2. Криогенные токовводы для сверхпроводящих магнитных систем с погружным и циркуляционным охлаждением
   §
  рабочий ток - 0,5; 4; 8; 40 кА
   §
  рабочее напряжение - от 3 до 24 кВ.

3. Сверхпроводящие ключи на основе NbTi фольги с управлением импульсами магнитного поля
   §
  габаритные размеры одного модуля на ток 4 кА - 100х60хR мм3
        
R – сопротивление модуля в нормальном состоянии в омах.
   §
  длительность перехода в нормальное состояние - ~10 мкс.

Область применения - рабочий и защитный вывод энергии из секционированных сверхпроводящих магнитных систем с умножением тока

4. Электроизоляционные развязки криогенных коммуникаций для криогенных коммуникаций сверхпроводящих устройств. Ассортимент типоразмеров на рабочее напряжение до 30 кВ при температурах 4.5, 80 и 300 К и номинальном внутреннем давлении до 3 МПа (испытательное давление 10 МПа).

5. Высоковакуумные электропечи для термообработки изделий из Nb3Sn сверхпроводников

§  диаметр термообрабатываемых изделий до 1.5 м, высота до 5 м.

§  рабочая температура до 700 С°.

§  стабильность и градиент температуры в объеме изделия ±2 С°.

§  компьютерное управление по заданной программе термообработки.

§  прокачка нейтральным газом, анализ содержания примесей в отходящем газе.

Область применения - производство изделий из Nb3Sn сверхпроводников.

6. Устройства обнаружения нормальной фазы на основе схем мостовой компенсации реактивного напряжения

§  1-4 независимых каналов.

§  регулируемая установка срабатывания 50-1000 мВ

§  задержка для селекции помехи 20-100 мсек.

§  автоматическая подстройка компенсации реактивного напряжения в процессе заведения тока

Область применения - системы защиты сверхпроводящих магнитов

Опытно-промышленные образцы модулей

1. Сверхпроводящие индуктивные накопители энергии с разрядом по схеме умножения тока модулей.

§  энергия одного модуля до 1 МДж

§  ток до 10 кА

§  напряжение до 30 кВ

§  длительность разряда 10-100 мс.

Область применения - системы импульсного электропитания электрофизических установок.

2. Сверхпроводящие индуктивные накопители (СПИН) для применения в потребительских электросетях и энергосистемах.

Область применения - энергосберегающие технологии в электроэнергетике.

Состояние разработки - концептуальные проектные разработки на основе использования апробированных опытно-промышленных образцов обмоточных сверхпроводников, токовводов и сильноточной коммутационной аппаратуры.

Микро-СПИН
    Запас энергии - до 30 МДж
    Ток - 4-40 кА.
    Напряжение - до 30 кВ

СПИН среднего класса
    Запас энергии - до 10 ГДж.
    Ток - 10-200 кА
    Напряжение - до 30 кВ

            СПИН для сглаживания суточных графиков нагрузки в масштабах энергосистемы
                Запас энергии - до 1012 Дж.

                Ток – 100-200 кА.

                Напряжение - до 30 кВ

Технологии

1. Технология изготовления сильноточных сверхпроводящих магнитных систем на основе Nb3Sn обмоточных сверхпроводников типа «кабель-в-оболочке» методом «намотка – отжиг – изолировка – переукладка»
        Диаметр обмоток - до 1,5 м
        Высота - до 5 м.
        Рабочий ток - до 70 кА
        Магнитном поле - до 13 Тл

Область применения - изготовление крупных сверхпроводящих магнитных систем на основе Nb3Sn сверхпроводников.

Состояние разработки - комплект опытно-промышленного оборудования апробирован при изготовлении модельной катушки-вставки с проводником тороидальной обмотки ИТЭР в 1999-2000 гг.

Измерительные методики
1. Методика измерения потерь электромагнитной и механической энергии в сверхпроводящих обмоточных проводах под воздействием одиночных треугольных или синусоидальных импульсов параллельного и перпендикулярного магнитного поля.
    Одновременное измерение потерь энергии

  
§
  калориметрическим методом
   §
  электромагнитным методом
    Параметры изменения магнитного поля в треугольном импульсе:
   §
  амплитуда - до 5 Т
   §
  скорость – до 2 Т/с
    Параметры синусоидальных импульсов поля:
   §
  амплитуда - до 0,4 Т
   §
  частота - до 5 Гц.

Область применения:
1.
 Исследования по разработке обмоточных сверхпроводников для импульсных магнитных систем различного назначения.

2.
 Входной контроль образцов сверхпроводящих проволок и проводов из состава поставочных партий.

Состояние разработки - методика внедрена в комплект измерительного оборудования криогенного комплекса НИИЭФА.

Программные продукты

интегрированный комплекс программ KOMPOT-C - эксплуатируется с 1985г., © 1985-2002

Численное моделирование основано на концепции электрического скалярного потенциала с использованием метода конечных элементов и метода симметричной последовательной верхней релаксации с полиномиальным чебышевским ускорением.

Область применения - для численного моделирования пространственных электростатических полей в системах сложной геометрической формы с учетом нелинейных свойств материалов.

интегрированный комплекс программ KOMPOT-M - эксплуатируется с 1980г., © 1980-2002

-        Численное моделирование основано на концепции векторного электрического и магнитного потенциалов с использованием метода конечных элементов и метода симметричной последовательной верхней релаксации с полиномиальным чебышевским ускорением.

-        Вычислительные процедуры позволяют использовать для анализа поля расчетные сетки размерностью до 10 000 000 узлов.

Область применения - для численного моделирования пространственных магнитостатических полей в системах сложной геометрической формы; учитывает эффекты насыщения различных магнитомягких и магнитотвердых материалов.

интегрированный комплекс программ KOMPOT-T - эксплуатируется с 1997г., © 1997-2002

Численный алгоритм основан на решении уравнения Пуассона для температуры с использованием метода конечных элементов и метода симметричной последовательной верхней релаксации с полиномиальным чебышевским ускорением.

Область применения - для численного моделирования пространственных термостатических полей, позволяет осуществить расчет  распределения температуры и тепловых потоков в системах сложной геометрической формы с учетом нелинейных свойств материалов.

интегрированный комплекс программ TYPHOON - эксплуатируется с 1990г., © 1990-2002

Комплекс состоит из независимых программных модулей, включенных в интегрированную оболочку: препроцессора, генератора расчетной сетки, генератора системы уравнений, решателя системы уравнений, постпроцессора и визуализатора результатов.

Область применения - для численного моделирования пространственных вихревых токов в тонких проводящих оболочках, находящихся во внешнем меняющемся электромагнитном поле. Комплекс позволяет учитывать в расчетах различные типы симметрии анализируемой конструкции, существенно снижая тем самым размерность решаемой задачи.

интегрированный комплекс программ KLONDIKE - эксплуатируется с 1989г., © 1989-2002

Комплекс реализован на языках FORTRAN и C++ и может быть установлен в виде библиотеки объектных модулей практически на любой ЭВМ, начиная с персональных компьютеров.

Область применения - для численного моделирования трехмерных полей в электромагнитных системах с постоянными магнитами и токонесущими элементами сложной геометрической формы. Эффективный численный алгоритм, основанный на аналитическом вычислении поверхностных интегралов, обеспечивает быстрое и математически точное определение вектора напряженности магнитного поля H в любой точке расчетной области.

интегрированный комплекс программ COND - эксплуатируется с 1988г., © 1988-2002

Расчетные сетки допускают использование до 1 000 000 расчетных узлов при решении задачи теплопроводности и до 100 000 узлов при решении термогидравлической задачи.

Область применения - для численного моделирования «длительных» нестационарных процессов, таких как захолаживание, отогрев в крупных СМС. Продвинутый, эффективный вычислительный алгоритм позволяет проводить 3D моделирование температурных полей для любого теплового сценария, обеспечивая максимальную реалистичность геометрических параметров системы и свойств ее материалов. Комплекс интегрирован с системой ANSYS.

комплекс программ

VINCENTA - эксплуатируется с 1988г., © 1988-2002
Система базовых математических моделей обеспечивает простоту и универсальность конструирования общей модели, позволяя принять во внимание реальную геометрию системы, нелинейные свойства используемых материалов и хладагентов. Расчетные сетки включают до 7 000 000 узлов.

Область применения - для численного моделирования нестационарных термогидравлических процессов в элементах (циркуляционные проводники, трубопроводы, дроссельные вентили, насосы и т.д.) крупных сверхпроводниковых магнитных систем (СПМС). Разработанный алгоритм позволяет эффективно выполнять анализ термогидравлического поведения СПМС совместно с системой криогенного обеспечения (СКО) для рабочих и аварийных режимов.

универсальный интегрированный программный пакет GLORY эксплуатируется с 1997г., © 1997-2002
Интегрирован с программным комплексом KOMPOT

Область применения - для трехмерного моделирования стационарных и нестационарных термогидравлических процессов в сверхпроводящих магнитных системах с учетом их конструктивных особенностей и предполагаемой области применения.

Программный комплекс расчета циклической прочности силовых конструкций сверхпроводящих систем на основе анализа роста усталостных трещин (Crack 2000 (v.13.06.00)). Комплекс разработан, включая пользовательский интерфейс. Постоянно происходит пополнение расчетных конфигураций.

Используются языки:
-
 HTML v.4.0,
-
 CSS level1,
-
 Java Script.
Для работы необходимы:

-
 Netscape Navigator 4.0 или выше
-
 Microsoft Internet Explorer 4.0 или выше.

Область применения – расчет на усталостную прочность силовых элементов сверхпроводящих систем
-
 определение ресурса для заданных или экспериментально обнаруженных начальных дефектов;
-
 определение допустимых размеров начальных дефектов для заданного ресурса.