Ученые Росатома создали российскую технологию производства листов из высокочистого ниобия для проектов mega science
Специалисты Топливной компании Росатома «ТВЭЛ» из ВНИИНМ им. А.А. Бочвара (АО «ВНИИНМ», Москва) и Чепецкого механического завода (АО ЧМЗ; г. Глазов, Удмуртия) завершили
разработку отечественной технологии изготовления листов из ниобия особой чистоты.
Этот материал используется как основа для изготовления сверхпроводящих резонаторов – устройств, создающих электрическое поле для ускорения элементарных заряженных частиц:
протонов, ионов и электронов. Именно ускорители частиц являются основным инструментом учёных в современной экспериментальной физике. Технологии на базе сверхпроводящих
резонаторов заложены в основу исследовательских установок крупнейших научных проектов класса mega science, таких как FCC (ЦЕРН, Швейцария), CEPC (Китай), ILC (Япония), MYRRHA (Бельгия), NICA (Дубна, Россия), XFEL (Германия, с участием России).
Несмотря на то, что Росатом обладал доказанными компетенциями в изготовлении сверхпроводников на уровне мировых лидеров, до настоящего времени в России отсутствовало
производство исходного материала – листов из высокочистого ниобия – такой технологией владели лишь несколько компаний в мире из Японии, США, Китая и Евросоюза.
«Топливная компания Росатома «ТВЭЛ» расширила линейку инновационных продуктов мирового уровня и готова обеспечить продукцией из высокочистого ниобия научные проекты класса mega science. Это достижение укрепляет не только технологический суверенитет России в проведении научных исследований, но и экспортный потенциал. В частности, интерес к нашему
резонаторному ниобию проявляют ученые из Азиатского региона для создания собственного прототипа сверхпроводящего линейного ускорителя частиц нового типа», - отметил старший вице- президент по научно-технической деятельности АО «ТВЭЛ» Александр Угрюмов.
Инициатором и заказчиком новой разработки выступил Блок научно-технической деятельности АО «ТВЭЛ» (департамент по научно-технической деятельности неядерных производств). Идея создания собственной российской технологии изготовления материалов из сверхчистого ниобия впервые возникла в результате многолетнего научного сотрудничества Топливной компании ТВЭЛ с Европейским Центром Ядерных Исследований (ЦЕРН, Швейцария) в разработке сверхпроводящих ниобий-оловянных стрендов для ускорителей частиц. В качестве исходных требований к листам из ниобия была использована спецификация ЦЕРН, соответствующая самым высоким показателям для подобных материалов, достигнутых в мире на сегодняшний день.
Так, в ходе разработки требовалось получить на листах коэффициент остаточного электросопротивления RRR более 300 RRR является интегральным показателем чистоты и
качества материала, работающего при температурах жидкого гелия 4,2К. Кроме того, работа должна была быть выполнена применительно к существующему оборудованию АО ЧМЗ
(получение слитков ниобия методом многократного электронно-лучевого переплава) и АО «ВНИИНМ» (получение листа). В ходе НИОКР на ЧМЗ была изготовлена опытная партия слитков
ниобия диаметром 135-145 мм и общей массой более 300 кг, достигнут RRR более 400, что существенно превышало значение, полученное на слитках ниобия по штатной технологии.
В АО «ВНИИНМ» из слитков была изготовлена квалификационная партия ниобиевых листов размерами 2х200х300 мм в количестве 50 штук с RRR более 300 и получены другие требуемые характеристики: размер зерна, механические свойства, химический состав, шероховатость поверхности, отсутствие несплошностей. Также в ходе НИОКР был доработан комплект технологических инструкций АО ЧМЗ, методики измерений, проведена их аттестация, разработаны технические условия. По итогам работы было создано несколько РИД (результаты интеллектуальной деятельности), оформлен патент и ряд ноу-хау.
