Учёные охладили центральный магнит коллайдера в Дубне до температуры минус 268 °С

Специалисты Объединённого института ядерных исследований завершили важный этап подготовки коллайдера NICA — впервые охлаждён центральный магнит MPD до рабочих температур. Как сообщили в пресс-службе ОИЯИ, соленоид был охлаждён до 4,5-5 Кельвинов (примерно минус 268 градусов Цельсия), что подтверждает отсутствие утечек и высокое качество работы криогенной системы. Этот успех стал важным шагом на пути к завершению сборки многоцелевого детектора.

Началу охлаждения предшествовала сборка всех элементов криогенной системы в Лаборатории физики высоких энергий ОИЯИ без участия производителей – компаний ILK и ASG, – при этом часть криогенного оборудования была поставлена российскими фирмами.

Как пояснил заместитель главного инженера ЛФВЭ ОИЯИ Константин Мухин, самое первое охлаждение соленоида – до температур жидкого азота 80 К (-193,15 °C) – было проведено в феврале-марте 2024 года: «Проведя это первичное охлаждение, мы увидели, что нет холодных течей на азотном уровне, а схема охлаждения в принципе работает».

Затем последовал цикл подготовки программного обеспечения соленоида, в которое были внесены изменения.

«Программное обеспечение было закрыто, пришлось искать пароли, находить исходники и дописывать код. Для рефрижератора MPD разрабатывалось полностью новое ПО, поскольку было определено, что оригинальное немецкое не позволяет плавно регулировать вентили и скорее носит информационный характер без возможности управления»,

— рассказал Константин Мухин.

Разработкой программного обеспечения рефрижератора занимались сотрудники ООО «Системы расширенного диапазона». Был полностью переделан шкаф управления, что позволило регулировать системы рефрижератора более плавно и в тех режимах, которые необходимы для работы.

«Нам удалось прописать алгоритмы, сейчас мы работаем над их доработкой. В ближайшее время ПО рефрижератора сможет работать в автоматическом режиме, что значительно облегчит работу операторов, а также сократит расход ресурсов – жидкого азота и жидкого гелия», — прокомментировал он.

«В весенне-летний период мы провели доработку криогенного и технологического оборудования, установили магистральный азотопровод (длиной более 100 м), добавили датчики температуры на свехпроводящий кабель, доработали систему поддержания заданной температуры азота. Учитывая отсутствие магистрального гелиевого трубопровода (должен быть поставлен из ИЯФ), мы разработали новую временную схему и с 5 ноября начали охлаждение. За 15 дней дошли до температур жидкого азота, после этого перешли на новый режим работы – температуры жидкого гелия – и сейчас отрабатываем этот режим»,

— сообщил Константин Мухин.

В итоге соленоид был полностью охлажден до рабочей температуры в 4,5 К. Вместе с сотрудниками ЛФВЭ в рамках организации рабочих смен в охлаждении принимали участие студенты СПбГУ и НИЯУ МИФИ. В настоящее время команда MPD работает над автоматизацией режимов программного обеспечения, анализа охлаждения самого соленоида, работы систем контрольного Дьюара и рефрижератора, а также над оптимизацией работы систем при перемещения гелиевых танков, используемых для подачи гелия внутрь рефрижератора по временной схеме.

Сейчас есть возможность менять танки без остановки процесса охлаждения соленоида, что очень важно для поддержания рабочих температур в СП проводнике при длительных циклах работы, необходимых для дальнейших испытаний при вводе тока в катушку.

«Следующей задачей станет проверка защит и ввод тока в соленоид. В срок до конца декабря мы постараемся постепенно ввести ток порядка 100 А и начать испытания системы защиты при срыве сверхпроводимости», — заключил Константин Мухин.

В последней декаде декабря соленоид будет отепляться, и до конца текущего года начнется тестирование систем питания, которое будет проходить до конца января. С начала февраля будет начато повторное охлаждение MPD до 4,5 К. Затем сотрудники ЛФВЭ в течение 2,5 месяцев будут проводить измерения карты магнитного поля соленоида, после чего можно будет приступать к сборке систем детектора MPD.

Рисунок с показаниями датчиков температуры, установленными внутри охлажденной катушки, получен с помощью контролирующего ПО. Процесс охлаждения продолжается по установленному сценарию. Из рисунка видно, что еще не до конца охладился кабель в верхней части катушки, идущий в контрольный Дьюар, но это норма на данной стадии.