(ВНИИНМ)

им. акад.

(ВНИИНМ)

г. Москва, а/я 369

Тел.: (0

Факс: (0

E-mail:*****@***ru

ВНИИНМ создан в 1945 году для решения материаловедческих и технологических проблем в области атомной техники. Институт выполняет исследования по ряду важнейших научно-технических федеральных, отраслевых и межотраслевых государственных программ, является головным разработчиком по 20 научно-техническим проблемам, а также участвует в решении 40 проблем, закрепленных за Министерством РФ по атомной энергии.

Одним из основных направлений деятельности института является разработка технологий сверхпроводящих материалов. Работы в области сверхпроводимости ведутся с 1961 года. Более 30 лет ВНИИНМ разрабатывает и изготавливает многоволоконные технические сверхпроводники на основе Nb-Ti сплавов и интерметаллического соединения Nb3Sn. С 1986 года в институте проводятся исследования и разработки длинномерных сильноточных сверхпроводников на основе высокотемпературных оксидных соединений. Институту присвоен статус головной организации по технологиям сверхпроводников в МАЭ РФ.

Исследования сверхпроводящих материалов и разработка технологий их получения проводятся в отделении технологии и материаловедения перспективных материалов атомной техники. В этом отделении работают высокопрофессиональные специалисты, из них 150 человек заняты разработкой конструкций и режимов получения технических сверхпроводников (36 инженеров, 45 научных работников, 11 кандидатов и докторов наук). Научные исследования и выпуск опытных партий сверхпроводников проводятся на мировом уровне. Достаточно мощная производственная база института с оборудованием промышленного масштаба позволяет в настоящее время производить широкую номенклатуру сверхпроводящих изделий в объемах ~2 тонн в год (с учетом тесной кооперации с предприятиями отрасли до 5 тонн в год и более). Собственная криогенная база института и разработанные здесь методики пооперационного контроля качества материалов обеспечивают выпуск сертифицированной продукции.

АДМИНИСТРАЦИЯ

Ф. и.о.	Ученая степень	Должность	Контакт Тел. (095)…
	д. т.н.	Генеральный директор
	д. т.н.	Заместитель генерального директора, директор отделения
	д. т.н.	Главный научный сотрудник, помощник директора
	к. т.н.	Заместитель директора отделения

ВЕДУЩИЕ СПЕЦИАЛИСТЫ

Ф. И.О.	Ученая степень	Должность	Тел. (095)…
Отделение технологии и материаловедения перспективных материалов атомной техники
Лаборатория технологии сверхпроводников на основе интерметаллических и оксидных соединений
	к. т.н.	Начальник лаборатории
		Старший научный сотрудник
	к. т.н.	Старший научный сотрудник
		Старший научный сотрудник
	к. т.н.	Старший научный сотрудник
Лаборатория технологии ниобий-титановых сверхпроводников и тугоплавких металлов
		Начальник лаборатории
	к. т.н.	Старший научный сотрудник
		начальник группы, старший научный сотрудник

КООПЕРАЦИИ

Научная проблема	Отечественный партнер	Зарубежный партнер
Разработка сверхпроводников и организация промышленного производства Nb3Sn сверхпроводников в объеме 20 тонн единичного провода для магнитной системы токамака Т-15	РНЦ "Курчатовский институт" (Москва) НИИЭФА им. Д.В. Ефремова
Разработка конструкции и выпуск 1 тонны сверхпроводников для обмоточного провода катушки-вставки по программе ИТЭР	НИИЭФА им. Д. В.ЕФремова (С-Петербург). ОАО "ЧМЗ" (г. Глазов) ВНИИКП	Национальные команды ИТЭР в Японии, США, странах Евроатома
Организация производства сверхпроводников для магнитной системы ИТЭР в объеме до 50 т/год.	ОАО "ТВЭЛ" ОАО "ЧМЗ"
Разработка конструкции и промышленной технологии производства Nb-Ti сверхпроводников (объем 120 т для УНК 1993 г.)	ГНЦ ИФВЭ (г. Протвино Московской обл.)
Разработка и выпуск Nb-Ti сверхпроводников с укрупненным поперечным сечением 4-7 мм2 в объеме 20 тонн.	ИВТАН
Разработка электротехнических устройств с использованием ВТСП-материалов (токоограничители, моторы, линии электропередач, токовводы)	РАО ЕЭС РНЦ "КИ" МАИ, ВНИИКП ИФВЭ

ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ПРОИЗВОДСТВЕННАЯ БАЗА ВНИИНМ

Включает следующие участки:

·  литейный участок, который укомплектован электронно-лучевыми, дуговыми и индукционными печами для выплавки слитков тугоплавких металлов и сплавов на их основе, а также цветных металлов и сплавов на их основе диаметром до 180 мм;

·  прессовый участок, включающий набор прессового оборудования для выдавливания заготовок тугоплавких металлов, композитных материалов и цветных металлов диаметром от 37 до 180 мм;

·  волочильный участок, включающий цепной волочильный стан и волочильные станы барабанного типа однократного и многократного волочения для холодной деформации прутков и проволоки в диапазоне диаметров от 40 до 0,3 мм;

·  участок скрутки сверхпроводящих проводов, оснащенный машинами для скрутки (твистирования) проводов от 0,5 до 1,5 мм;

·  термический участок, оснащенный оборудованием для отжига в вакууме или защитной среде композитных материалов в виде прутков, бухт и проволоки, намотанной на катушку.

РЕЗУЛЬТАТЫ НАУЧНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ ЗА ПОСЛЕДНИЕ 5 ЛЕТ

Разработка конструкции, технологии изготовления и выпуск опытных партий NbTi сверхпроводников для полоидальных обмоток ИТЭР.

- , ,.В., Плашкин И. Н., , Physica C, 354, 2001, p.420-423.

- Н, ВАНТ, сер. Материаловедение и новые материалы Вып.1(58), с.36-45, 2001.

- Т,. Н, , ВАНТ, сер. Материаловедение и новые материалы, Вып.1(58), с.96-105, 2001.

- .В., , Advances in Cryiogenic Engenering (Materials),Kluwer Academic/Plenum, v. 46B, p.939-946, 2000.

Разработка конструкции, технологии и изготовление Nb3Sn сверхпроводников в количестве 1 т для обмоточного провода катушки-вставки по программе ИТЭР

, ,

1.  J. Nucl. Mater. 258-, pp.

2.  J. Nucl. Mater. 283-, pp. 968-972.

Разработка технологии и осуществление термообработки катушки – вставки по программе ИТЭР. Исследование влияния условий термообработки на критические свойства Nb3Sn проводников для ИТЭР.

- , , .
Materials of MT-17 Conf., 2001, p.84.

Разработка конструкций и технологии изготовления Nb3Sn сверхпроводников из крупно-габаритных заготовок. Исследование влияния увеличения степени деформации на критические свойства и структуру Nb3Sn.

- , , .
MT-15 Proceeding part II, Science Press, pp. , 1998.

Разработка конструкций и технологии изготовления перспективных Nb3Sn сверхпроводников для различных применений. Исследование взаимосвязи конструктивных особенностей Nb3Sn сверхпроводников и его критических характеристик.

, ,

IEEE Trans. Appl. Suppercond., vol. 9, No. 2, pp. , June 1999.

IEEE Trans. Appl. Supercond., vol. 11, No 1, March 2001, pp.

IEEE Trans. Appl. Supercond., vol. 11, No 1, March 2001, pp..

Разработка методик, оборудования и проведение исследований зависимости электрофизических характеристик Nb3Sn сверхпроводников от температуры и напряженности магнитного поля.

, ,

- Cryogenics, v. 42, 2002, pp. 279-285.

- Proc. ASC –2002, in press

Разработка основ технологии изготовления композиционных длинномерных (до 1000 м) многожильных ленточных, в том числе в керамической изоляции, и многослойных листовых (300 ´ 1000 мм) сверхпроводников на основе соединения Bi-2223.

- , A. Д. Никулин, и др..

IEEE Transactions on Applied Superconductivity, v 7, N 2, pp. , 1997;

- , ., . и др.

Сверхпроводящие материалы на основе ВТСП: технология, свойства, перспективы. Сверхпроводимость: исследования и разработки, № 11, 2002 г, с 35-40.

- A. Никулин, , и др

Institute of Physics Conference Series Number 158, Applied Superconductivity, v.2, pp. , 1997

Разработаны способ изготовления длинномерных композиционных проводников и технология изготовления монодоменных массивных материалов на основе керамики Y-123.

- , ,

Патент РФ № 2148866:

«Способ получения длинномерного провода с высокотемпературным сверхпроводящим покрытием».

- , , . и др

Известия ВУЗов. Цветная металлургия, № 4, 2001 г., 76-80

С использованием разработанных по технологии НИИНМ материалов в содружестве с МАИ, РНЦ “КИ”, ИФВЭ, ВНИИКП изготовлены и опробованы опытные образцы электротехнических устройств работающие при температуре жидкого азота: кабели, токоограничители, серии сверхпроводящих двигателей, токовводы.

- , , . и др

Известия ВУЗов. Цветная металлургия, № 4, 2001 г., с.76-80.

КОММЕРЧЕСКИЕ РАЗРАБОТКИ И РАЗРАБОТКИ, ИМЕЮЩИЕ ПРИКЛАДНОЙ ПОТЕНЦИАЛ

Материалы и изделия

Наименование	Параметры	Область применения	Состояние разработки	Наличие патента
Проводники СКНТ 0.82-42-0.25	Отношение Cu:NbTi от 3:1 до 8:1 Диаметр волокна 25-60 мкм Критический ток А (2 Тл; 4.2 К)	Медицинские ЯМР томографы	Промышленное производство
Сверхпровод-ник МКНОСЛ- 0.8-7225	Отношение Сu /не Сu - 1.5 Диаметр волокна 3 мкм Критическая плотность тока 575 А/мм2 (4.2К, 12Тл)	Магнитные системы для термоядерных реаторов	Использование в эксперимен-тальных установках	2182736 приоритет 13.03.00
Ленты Bi-2223/Ag (AgMgNi)`	Сечение 0.3 ´3.5 мм2 , Длина до 1000 м; Критическая плотность тока 40 кА/см2 (77К) (критический ток 50 А)	Электротехни-ка, электро-энергетика	Опытные образцы	2153724 приоритет 09.12.98
Листы Bi-2223/Ag	Толщина 0.1-1.0 мм Площадь до 0.5 м2 Критическая плотность тока 40 кА/см2 (77 К)	Опытные образцы	2158977 приоритет 30.08.99
Однодменные образцы YBaCuO	Площадь 40´20 мм2 40 ´40 мм2 Толщина 18 мм Диаметр 150 мм Критическая плотность тока 150 А/мм2 (77К)	Опытные образцы	2182894 приоритет 27.05.02

Технологии

Наименование	Параметры	Область применения	Наличие патента
Технологии для промышленного производства
Технологии изготовления многокомпонентных композиционных сверхпроводящих проволок в металлической матрице с металлическими и керамическими непрерывными волокнами большого и малого сечения.	Заготовки: - диаметр от 20 до 300 мм. Готовые проволоки: - диаметр 0,1 – 3 мм, - длина до 30 км.	Электротехника, медицина	3 патента
Технологии получения прутковых и листовых материалов из труднодеформируемых и тугоплавких металлов и сплавов		Электротехника
Технологии для опытного производства
Технологии изготовления длинномерных гибких обмоточных проводников на основе ВТСП соединений.	Рабочая температура 77К и ниже	Электротехника Транспорт, Авиационно-космическая техника	Поданы заявки на 15 патентов РФ
Тонколистовые композиционные ВТСП материалы	Площадь листов до 1 м2 Критическая плотность тока до 40 кА/см2 /77К	Системы магнитного экранирования Электотехника Электроэнергетическая медицина Авиакосмическая техника.	3 патента РФ, 1 РСТ.

Разработанные измерительные методики и аппаратура

Наименование	Параметры	Область применения
Методики исследований электрофизических характеристик сверхпроводников (критического тока, температуры сверхпроводящего перехода, RRR) и высокоточные измерительные стенды	Интервал температур от 4.2 до 300 К, Магнитные поля до 12,5 Тл.	Исследования и контроль при производстве сверхпроводящих материалов и изделий
Методика и аппаратура для вихретокового и ультразвукового контроля качества выпускаемой продукции - определение дефектов в поверхностном слое (1мм) композиционных прутков на стадии их изготовления.	Разрешает дефекты диаметром от 0,2 мм, расположенные на глубине до 0,3 мм
Методики контроля микроструктуры сверхпроводящих слоев, фазового состава и инородных включений	Определение толщины слоев до 1мкм, размеров зерен менее 1мкм	Технологический контроль при разработках и производстве.
Автоматизированная универсальная установка для исследования сверхпроводников (АУУСП) Измеряемые параметры сверхпроводников: критические токи до 1 кА (4,2К, 13 Тл); критические токи до 200 А (от 4.2 К до Тс; до 13 Тл). критические температуры (измерения на постоянном и переменном токах).	Погрешность измерения тока 1,5% Чувствительность по напряжению 50 нВ Точность определения температуры 0,1%
Автоматизированная установка для измерения сопротивления сверхпроводников и нормальных металлов в интервале температур от 4,2 К до 30 К, при 77К и 293К. (АУИССП)	Погрешность измерения параметра RRR 0.5%. Погрешность определения удельного сопротивления 2%.

Программные продукты

Наименование	Область применения	Состояние разработки
Программы управления экспериментом на установках АУУСП и АУИССП.	Управление экспериментом и обработка результатов	Опытное производство.

ВНИИНМ разрабатывает и производит сверхпроводящие материалы различных назначений.

Для магнитных систем, используемых в ускорителях, токамаках, сепараторах, криотурбогенераторах, томографах, двигателях и генераторах переменного тока.

Многоволоконные проводники на основе NbTi и NbTiTa сплавов

- круглые провода в матрицах из меди и медных сплавов (более 50 типоразмеров с диаметром в диапазоне 0,1-2,0 мм, с число волокон от 6 до длиной до 30 км);

- провода прямоугольного сечения (от 7 до 28 мм2) с критическим током до 8000 А в магнитном поле 5 Тл; эти изделия выпускаются серийно или опытными партиями в зависимости от назначения.

Для магнитных систем установок термоядерного синтеза, криоэлектромашин и высокопольных магнитов

Композиционные проводники на основе Nb3Sn:

- провода диаметрами от 0, 5мм до 1,5 мм с числом волокон от 4000 до 44000 при диаметре от 1,0 до 3,5 мкм и конструктивной критической плотностью тока на сечение без стабилизирующей меди до 1500 А/мм2 (8 Тл), до 800 А/мм2 (12 Тл) и до 400 А/мм2 (16 Тл) для Nb3Sn-проводников – по "бронзовой технологии, и свыше 2000 А/мм 2 (в поле 12 Тл) - по технология с внутренним источником олова.

Для изготовления криогенных двигателей мощностью до 100кВт с азотным охлаждением

Объемные ВТСП изделия из высококачественных порошковых материалов собственного производства ВНИИНМ.

Провода, ленты и листы на основе висмутовых соединений в оболочках из серебра и сплавов на его основе с числом волокон до 1369 длиной до 1000 м и более (критическая плотность тока более 40000 А/см2 при температуре 77К в собственном магнитном поле). Разработан процесс нанесения ультратонких изолирующих покрытий на ВТСП провода.

На основе ВТСП материалов, изготовленных во ВНИИНМ, впервые в России разработаны, изготовлены и успешно испытаны криогенные двигатели различного типа мощностью до
100 кВт, токовводы на ток до 1000 А, образцы сверхпроводящих кабелей, ограничителей тока и других электротехнических изделий.

Технические характеристики некоторых типов проводников

Nb-Ti

Марка	Отношение Cu : Nb-Ti	Æ волокна, мкм	Критический ток, А	Назначение
CКНТ 0..42	1.4:1	5.5	>550 (5 Тл; 4.2 К)	Магнитные системы ускорителей
СПНТ 4´.5	1:1	70	18000 (5 Тл;4.2 К)	МГД генераторы
СКНТ 0.82-42-0.25	от3:1 до 8:1	25-60	(2 Тл; 4.2 К)	Медицинские ЯМР томографы
СКНТ 0..27	0.25:2.75:1.0 Cu:CuNi:NbTi Cu:CuMn:NbTi	0.5	50 (1 Тл;4.2 К)	Для работы на переменных токах

Nb3Sn

Способ получения	Марка сверхпроводника	Стабилизация % об.	Критический ток, А, магн. поле, Тл
8	12	14	16
Бронзовая технология	МКНОСЛ-1.0-14641	25	550	355	270	185
МКНОС-1.5-44521	25	1350	720	400	160
МКНОС	25	950	466	224	-
МКНОСЛ-0.8-7225	60	210	120	-	-
Мкносл-0,7-7851	56	---	130	---	---
Технология с внутренним источником олова	МКНОЦИ С-1.0-1938	25	1000	405	230	125
МКНОЦИС 0.8-1938	25	800	390	290	160
МКНОРИОС-0,6-3673	27	---	427	---	---

ВТСП

Тип ВТСП материала	Размеры и конструкция	Критическая плотность тока (77 К, 0 Тл)
Ленты Bi-2223/Ag (AgMgNi)`	0.3 ´3.5 мм2 длиной до 1000м	до 40 кА/см2 (критический ток 50 А)
Листы Bi-2223/Ag	толщина 0.1-1.0 мм площадь до 0.5 м2	до 40 кА/см2
Однодоменные образцы YBaCuО	диаметр 40´20 мм 40 ´40 ´18 мм диаметр 150 мм	до 150 А/мм2

Потенциальный рынок продукции

Общемировой объем выпуска разного рода сверхпроводников в настоящее время составляет тонн в год, причем на долю низкотемпературных сверхпроводников на основе Nb-Ti сплава приходится более 80% ( в основном для ЯМР-томографов). По оценочному прогнозу к 2010 году рынок НТСП составит около 3000 т/год (3650 млн. долл. США), а рынок ВТСП возрастет с 50 млн. долл. США до 1600 млн. долл. к 2003 г. - более, чем в 30 раз.

По оценкам всемирного банка к 2020 г. рынок электротехнических устройств, основанных на использовании явления сверхпроводимости, составит 244 млрд. долл. США - за 20 лет возрастет более, чем на два порядка.

Материал подготовила ,

Согласовано - Заместитель генерального директора ВНИИНМ