В выпуске ПерсТ'а от 15 ноября 2000 г. Виктор Ефимович Кейлин (РНЦ КИ) рассказал о крупном успехе проекта ИТЭР - на испытательной площадке в Японии успешно прошла динамические испытания модель центрального сверхпроводящего соленоида. Сверхпроводящая катушка-вставка для него изготавливается российской стороной. Как ранее сообщалось в ПерсТ'е (1998, вып. 9) для этой катушки в ГНЦ ВНИИНМ была изготовлена 1 тонна сверхпроводника на основе Nb3Sn. На вопрос ПерсТ'а, как сейчас обстоят дела с этой катушкой-вставкой, ответил заместитель директора ГНЦ ВНИИНМ им.акад.А.А.Бочвара, член Международного технического консультативного комитета ИТЭР Александр Константинович Шиков.

Общий вид спирали сверхпроводящего токонесущего элемента на основе Nb₃Sn для катушки-вставки после термообработки (проект ITER).

А.К.Ш. "Да, действительно, ВНИИНМ в свое время выиграл тендер на поставку Nb₃Sn сверхпроводников (1 тонну) для катушки-вставки ИТЭР. Это количество было изготовлено два года назад в нашем институте, на собственной экспериментальной производственной базе. Затем материал передали во ВНИИКП (Москва), где под руководством В.Сытникова его коллеги А.Рычагов и А.Таран эти проводники скрутили в жгут и такой транспонированный провод втянули в трубу из титана диаметром 42.7мм и длиной более 100м. Созданный токонесущий провод, изогнутый по геликоидальной спирали, поставили в НИИЭФА (Санкт-Петербург) для изготовления самой катушки-вставки. Напомню, что размеры этой катушки внушительны - высота 5м, диаметр ~ 2м.

Так вот, истекшие два года у нас прошли в очень напряженной работе по созданию, прежде всего, оборудования для термообработки этой катушки-вставки. Начнем с того, что у нас не было печи требуемого размера, в которой необходимо было обеспечить прецизионные условия термообработки в непрерывном цикле в течение более 20 суток. Пришли к решению, что эта уникальная печь будет изготовлена в НИИЭФА на их собственной опытной базе. ТЗ разрабатывали вместе - мы и НИИЭФА. Наш институт, ВНИИНМ, несущий ответственность за процесс термообработки, разработал и выдал все так называемые регламенты термообработки.

Сложность задачи - в обеспечении в столь большом объеме высокого (не хуже 5? 10^{- 4}Торр) вакуума, многоступенчатого режима термообработки с отклонением температуры по объему не более 5⁰С и длительного (22 суток) круглосуточного соблюдения этого режима. Последнее - не только сложно технически, но трудно и в организационном плане: необходимо было, чтобы в течение всего периода не было отключения воды, электроэнергии и других нештатных ситуаций. Необходимость ступенчатого температурного отжига связана, в первую очередь, с процессом "отгазовки" токонесущего элемента катушки в вакууме. Трудность еще и в том, что, с одной стороны, спираль должна находиться в вакууме, а, с другой стороны, внутри вакуумноплотной трубы, должен протекать газообразный гелий, уносящий "отгазованные" примеси. Общими усилиями на базе НИИЭФА такая печь была сооружена, отработана и обоснована схема расположения спирали, все управление процессом выведено на компьютер. Поскольку используемый сверхпроводник очень дорогой (~1000 долл./кг) и рисковать им опасно, для испытаний сначала был сделан прототип, так называемая спираль DUMI, в которой вместо сверхпроводника использовалась медь. Во ВНИИКП скрутили медный жгут, который содержал 1152 проволоки, втянули его в титановую трубу. Как правило, ранее для внешней оболочки токонесущего элемента использовались трубы из инкаллоя. Но мы предложили заменить инкаллой на титан. Титан интересен тем, что он при охлаждении до гелиевых температур меньше сжимается, чем, скажем, сталь или тот же инкаллой, а, значит, и меньше деформирует сверхпроводник. На этой DUMI спирали мы предварительно "прогнали" всю технологическую цепочку: согнули трубу в спираль, загрузили ее в печь, подвергли термообработке, а затем выгрузили из печи.

Убедившись, что все процедуры хорошо отработаны, что печь держит необходимый температурный режим и вакуум, в конце декабря приступили к отжигу самой штатной катушки-вставки. Здесь сбоя не должно было быть - дорогая катушка изготовлена в единственном экземпляре. Специалисты ВНИИНМ выезжали в Санкт-Петербург, сменяя друг друга. По периметру всей спирали были размещены так называемые образцы-свидетели (короткие проволочные образцы, полностью аналогичные сверхпроводящему материалу спирали) для последующего предварительного контроля на них основных параметров (критический ток, потери, отношение r /r, всего 8 параметров).

И вот совсем недавно, 17 января с.г., печь разгрузили. Больше всего опасались возможного образования трещин в материале оболочки. Но первое испытание - воздействие давлением напущенного в оболочку гелия - показало, что оболочка полностью сохранила герметичность.

Сегодня я рад сообщить, что комплексные испытания образцов-свидетелей, результаты которых будут отправлены в штаб-квартиру ИТЭР в Японии, завершены. Они показали, что свойства сверхпроводников полностью соответствуют требуемым (даже имеется некоторый запас). Должен сказать, что еще до термообработки катушки-вставки мы сделали короткий модельный образец токонесущего элемента и испытали его в Швейцарии на установке "SULTAN". И наши сверхпроводники показали все требуемые параметры, в частности, необходимую токонесущую способность, отсутствие поломок и деградации свойств при скручивании.

В настоящее время завершен процесс нанесения на токонесущий элемент слоя изоляции. После этих процедур его поместят в прочный стальной корпус, который уже изготовили на Ижорском заводе, компаундируют, сделают необходимые токовводы и проведут контрольные операции. В конце февраля, начале марта катушка-вставка специальным международным авиарейсом будет отправлена в Японию.

На 1-2 марта с.г. в Санкт-Петербурге намечено крупное совещание, в котором примут участие все специалисты, принимавшие участие в изготовлении катушки-вставки, и специалисты, которые будут ее тестировать. На совещании будет окончательно согласована программа испытаний катушки в составе центрального соленоида. Так будет подведен, я надеюсь, успешный итог почти 10-тилетней напряженной работы коллективов трех российских институтов - ВНИИНМ, ВНИИКП, НИИЭФА с коллегами из других отраслей науки и промышленности.

Вместе со мной от ВНИИНМ этой работой руководила начальник лаборатории А.Е.Воробьева, а самое активное участие приняли В.И.Панцырный, А.Г.Силаев, вся группа Е.А.Дергуновой. Нужно отметить, что очень большую роль сыграли, что отрадно, и молодые наши специалисты - это Костя Мареев, Ильдар Абдюханов и Илья Синицын. Со стороны Санкт-Петербурга все текущее руководство осуществляли Олег Геннадьевич Филатов (он же директор проекта ИТЭР по РФ и заместитель директора НИИЭФА) и Валерий Аркадьевич Беляков. Много сил отдали этой работе Сергей Егоров, Игорь Родин и Василий Трофимов. Они работали круглосуточно, сменяя друг друга, даже проводили телефонные планерки ночью, особенно при переходе с одной температурной ступени на другую. Кстати, за час до наступления Нового Года О.Г.Филатов и В.А.Беляков приехали поздравить операторов и дежурных у работающей печи, а я поздравил их с Новым Годом из Москвы по телефону.

Этот процесс термообработки, начатый в 2000 г. и окончившийся в 2001 г., глубоко символичен: он как бы подчеркивает, что крупномасштабные работы по сверхпроводимости в России, начатые в прошлом столетии, будут продолжены и в новом. И, если решение о строительстве ИТЭР будет принято (а все участники проекта надеются на это), мы сможем претендовать на поставку более 240 тонн российских сверхпроводников на основе сплава Nb-Ti и соединения Nb₃Sn. К подготовке выпуска этих материалов уже приступили отечественные промышленные предприятия".