Эксπир
Регистрация / Вход

Исследование возможности повышения энергоемкости ускорителей заряженных частиц и плазмы путем подавления электрического пробоя в вакууме

Стадии проекта
Предложение принято
Конкурс завершен
Проект закончен
Проект
02.516.11.6094
Организация
ИСЭ СО РАН
Продолжительность работ
2007 - 2008, 14 мес.
Бюджетные средства
1 млн
Внебюджетные средства
1,39 млн

Информация отсутствует

Этапы проекта

1
01.08.2007 - 31.10.2007
Проведены анализ научно-технической литературы и патентные исследования, подтверждающие патентную чистоту предлагаемого способа повышения электрической прочности вакуумной изоляции. Разработана и изготовлена вакуумная установка с источником электронного пучка. Разработан и изготовлен вакуумный дуговой испаритель. Разработана и изготовлена рабочая камера для обработки катодов дефлекторов ускорителей, включающая в себя манипулятор электрода и нагреваемый коллектор пучка. Модернизирован и испытан стенд высоковольтных вакуумных испытаний. Выполнено экспериментальное исследование влияния обработки низкоэнергетическим сильноточным электронным пучком модельных электродов на электрическую прочность вакуумной изоляции промежутков при постоянном напряжении.
Развернуть
2
01.11.2007 - 31.12.2007
1. Характеристика созданной научной (научно-технической, инновационной) продукции
Проведены анализ научно-технической литературы и патентные исследования, подтверждающие патентную чистоту разрабатываемого метода повышения электрической прочности вакуумной изоляции. С целью проведения исследований разработана, изготовлена и успешно испытана комплексная электронно-пучковая установка с источником электронного пучка и вакуумным дуговым испарителем. В настоящее время существует единственный аналог созданной установки – «Pika-машина Sodick» (http://www.sodick-euro.ru/brochure6/8.html), выпускае-мый компанией «Содик» на основании лицензии, проданной Институ-том сильноточной электроники СО РАН, исполнителем данного госу-дарственного контракта. Новая установка превосходит прототип по функциональным параметрам и технологическим возможностям.
2. Области и масштабы использования полученных результа-тов
Разрабатываемый метод позволит существенно повысить элек-трическую прочность вакуумной изоляции мощных в электрофизиче-ских устройствах, таких как ускорители заряженных частиц и плазмы, а также в электровакуумных коммутирующих приборах, используемых в промышленных электрических сетях.
Кроме того, разрабатываемый метод и аппаратура для его реали-зации позволит создать предпосылки для разработки технологии и опытно-промышленного образца оборудования для формирования по-верхности металлических изделий с уникальными свойствами, дости-жение которых возможно лишь с применением дорогостоящих мате-риалов. Создаваемые поверхностные сплавы позволят экономить доро-гостоящие материалы в случаях, когда только поверхностные характе-ристики имеют технологическую значимость. Технология может найти широкое применение в промышленности. Основанием для такой уве-ренности является успех на японском и американском рынках прототи-па, выпускаемого японской компанией Sodick по лицензии Института сильноточной электроники СО РАН.
Развернуть
3
01.01.2008 - 30.06.2008
В результате выполнения этапа проведено исследование влияния медно-никелевого поверхностного сплава на медной основе, а также фоновой температуры электродов, на электрическую прочность вакуумной изоляции. В результате проведения исследования выбраны оптимальные режимы обработки, позволяющие при использовании медных электродов в вакууме достигать электроизоляционных характеристик электродов из нержавеющей стали. С учетом полученных результатов произведено уточнение методики обработки электродов вакуумных электроизолирующих промежутков с использованием комплексной методики электронно-пучковой полировки поверхности с образованием поверхностных сплавов.
Выполнена обработка трех крупногабаритных катодов электростатического дефлектора ионного и антипротонного пучка на ускорителе Общества исследования тяжелых ионов (GSI), Дармштадт, Германия, и проведены испытания одного из катодов. При проведении испытаний на установке немецкой стороны произошло разрушение электрического ввода, повлекшее эрозию одного из катодов. В настоящий момент данная проблема партнерами решена, и эксперименты находятся в стадии продолжения без участия российской стороны. Оставшихся двух катодов достаточно для завершения экспериментов, и немецкая сторона закрыла проект с отсутствием претензий к российскому партнеру и выплатой всех средств по контракту, являющемуся являющихся источником внебюджетных средств по данному государственному контракту.
Развернуть
4
01.07.2008 - 31.10.2008
При выполнении заключительного этапа проанализирован ожидаемый эффект от использования новой методики применительно к электровакуумным устройствам и приборам трех категорий: 1) ускорителей заряженных частиц высоких энергий, 2) электронных пушек вакуумных генераторов электромагнитного излучения и 3) вакуумных сетевых выключателей. Показано, что для приборов и устройств первых двух категорий применение методики оправдано в варианте, ограниченном режимом электронно-пучковой полировки. Для устройств, относящихся к вакуумным сетевым выключателям, комплексная методика применима в полном объеме. Целью использования методики является решение задачи повышения надежности коммутационной аппаратуры электрических сетей с одновременным уменьшением габаритов и снижением цены аппаратов, используемых в настоящее время в сетях классов напряжений 6 – 35 кВ. Стратегически важной является также перспективность использования комплексной методики обработки поверхности при создании коммутационной аппаратуры на основе вакуумных дугогасительных камер на класс напряжений 63 – 110 кВ. Создание высоковольтных вакуумных выключателей позволит решить ряд экономических и экологических проблем, имеющихся в настоящее время вследствие использования либо устаревших вакуумных выключателей на основе трансформаторного масла, либо современных, но экологически опасных выключателей на основе гексафторида серы. Проведен анализ экономической целесообразности использования комплексной методики обработки поверхности при производстве вакуумных дугогасительных камер на средний класс напряжений. Показано, что внедрение новой технологической операции в производственный цикл позволит окупить затраты на приобретение обрабатывающего оборудование в течение года, при этом срок службы оборудования составляет 7 лет. В анализе даны оценки потребности внутреннего рынка вакуумных сетевых выключателей в электронно-пучковом оборудовании. Сравнение оценок с фактическим производством электронно-пучкового оборудования на рынке Японии, где такое оборудование уже производится серийно, свидетельствует о реалистичности сделанных оценок. В конце работы формулируются технические требования для технического задания на разработку опытного образца электронно-пучкового оборудования для технологической реализации разработанной при выполнении государственного контракта комплексной методики обработки поверхности электродов высоковольтных электровакуумных устройств и аппаратуры.
Развернуть

Программа

Программа "Исследования и разработки по приоритетным направлениям развития научно-технологического комплекса России на 2007-2013 годы"

Программное мероприятие

1.6 Проведение проблемно-ориентированных поисковых исследований и создание научно-технического задела в области энергоэффективности, энергоснабжения и ядерной энергетики
Продолжительность работ
2012 - 2013, 15 мес.
Бюджетные средства
5,12 млн
Организация
НИЯУ МИФИ
профинансировано
Продолжительность работ
2010 - 2012, 30 мес.
Бюджетные средства
2,2 млн
профинансировано
Продолжительность работ
2012 - 2013, 15 мес.
Бюджетные средства
4,78 млн
Организация
ФГАОУ ВО НИ ТПУ
профинансировано
Тема
Проведение научных исследований целевыми аспирантами по следующим областям: - радиофизика, акустика и электроника; - физика плазмы; - ядерная физика; физика элементарных частиц и полей; космология; физика ускорителей и детекторов; - астрономия, астрофизика и исследования космического пространства
Продолжительность работ
2010 - 2011, 14 мес.
Бюджетные средства
0 млн
Количество заявок
27
Тема
НК-423П Проведение поисковых научно-исследовательских работ по направлениям: «Оптика. Лазерная физика и лазерные технологии», «Радиофизика, акустика и электроника», «Ядерная физика. Физика элементарных частиц и полей. Космология. Физика ускорителей и детекторов», «Физика плазмы» в рамках мероприятия 1.2.2 Программы
Продолжительность работ
2009 - 2011, 25 мес.
Бюджетные средства
0 млн
Количество заявок
67
Тема
Проведение научных исследований научными группами под руководством докторов наук по следующим областям: - радиофизика, акустика и электроника; - физика плазмы; - ядерная физика; физика элементарных частиц и полей; космология; физика ускорителей и детекторов; - астрономия, астрофизика и исследования космического пространства
Продолжительность работ
2010 - 2012, 27 мес.
Бюджетные средства
0 млн
Количество заявок
46
Тема
Проведение научных исследований научными группами под руководством докторов наук в следующих областях: - физика конденсированных сред. Физическое материаловедение; - оптика. Лазерная физика и лазерные технологии; - радиофизика, акустика и электроника; - физика плазмы; - ядерная физика. Физика элементарных частиц и полей. Космология. Физика ускорителей и детекторов; - астрономия, астрофизика и исследования космического пространства
Продолжительность работ
2011 - 2013, 30 мес.
Бюджетные средства
0 млн
Количество заявок
146
Тема
Проведение научных исследований научными группами под руководством кандидатов наук по следующим областям: - радиофизика, акустика и электроника; - физика плазмы; - ядерная физика; физика элементарных частиц и полей; космология; физика ускорителей и детекторов; - астрономия, астрофизика и исследования космического пространства
Продолжительность работ
2010 - 2012, 26 мес.
Бюджетные средства
0 млн
Количество заявок
34