Смешивание металлов для улучшения характеристик

Шрейас Балачандран из Jefferson Lab удостоен награды за достижения в превращении ниобиевых сплавов в детали ускорителей нового поколения

Министерство энергетики / Национальный ускорительный центр Томаса Джефферсона

изображение: Шрейас Балачандран был выбран для получения награды ICMC за выдающиеся достижения в области криогенных материалов, ежегодно вручаемой человеку в возрасте до 40 лет, продемонстрировавшему инновации, влияние и международное признание за свою работу по развитию знаний о криогенных материалах.посмотреть больше

Фото: Лаборатория Джефферсона Министерства энергетики: Элин Девлин.

НЬЮПОРТ-НЬЮС, Вирджиния – Подростковое увлечение металлами привело к получению престижной награды в начале карьеры ученого в области сверхпроводящих радиочастотных материалов (SRF) в Национальном ускорительном комплексе Томаса Джефферсона Министерства энергетики США.

Шрейас Балачандран был выбран для получения награды ICMC за выдающиеся достижения в области криогенных материалов, ежегодно вручаемой человеку в возрасте до 40 лет, продемонстрировавшему инновации, влияние и международное признание за свою работу по развитию знаний о криогенных материалах.

«Приятно, когда тебя признают за то, что ты делаешь, но это свидетельство того, что люди верили в тебя и дали тебе шанс», — сказал Балачандран. «На протяжении всего моего пути у меня были отличные наставники. И я рассматриваю эту награду как признание всех, кто принимал участие во всей моей работе».

Исследования Балачандрана сосредоточены в основном на ниобии, который, помимо прочего, используется для изготовления сверхпроводящих резонаторов для ускорителей пучков частиц, в том числе мощного ускорителя непрерывного электронного пучка (CEBAF) лаборатории Джефферсона. CEBAF — это пользовательский центр Управления науки Министерства энергетики США, в котором работают более 1850 физиков-ядерщиков со всего мира.

Ниобиевые резонаторы составляют основу ускорителя. Они помещены в цепочку криомодулей и переохлаждены жидким гелием примерно до 2 Кельвинов, или -456 градусов по Фаренгейту, чтобы подавить нормальное сопротивление и ускорить проходящие электроны до скорости, близкой к световой, создавая лучи для экспериментов.

Ниобий имеет решающее значение для ускорителей частиц для научных исследований, открытия материалов, лечения и восстановления окружающей среды. Ученые и инженеры постоянно работают над улучшением характеристик металла, улучшая его обработку или комбинируя его с другими элементами, такими как титан, азот, олово и алюминий, для создания более эффективных, долговечных и сверхпроводящих сплавов и структур.

Работа Балачандрана включает разработку нового сплава ниобий-тантал-гафний, который можно будет использовать для изготовления сверхпроводящих проводов нового поколения. В настоящее время он экспериментирует с Nb3Sn, соединением ниобия и олова, которое обладает сверхпроводимостью при более высокой температуре, чем чистый ниобий, что устранит необходимость в массивных и дорогих криоустановках и однажды может изменить правила игры в ускорителях высоких энергий. Хотя Nb3 Sn более хрупок, чем ниобий, он может устранить необходимость в больших и дорогих криогенных холодильных установках для охлаждения полостей ускорителя частиц. Это изменит правила игры для ускорителей частиц высоких энергий.

Детектив в металлургии

Балачандран родился и вырос в Бангалоре на юге Индии. Его интерес к металлам возник во время школьных соревнований, что привело к тому, что он с жадностью поглощал студенческие книги по металлургии. Это продолжалось, когда он получил степень бакалавра машиностроения в Инженерном колледже RV в Индии и в Техасском университете A&M в Колледж-Стейшен, где он получил степень магистра и доктора. Его докторская диссертация была посвящена теме «Развитие микроструктуры в массивном ниобии после сильной пластической деформации и отжига».

Получив грант Министерства энергетики США на управление ускорителем, с 2015 по 2018 год он проводил постдокторскую работу в Центре прикладной сверхпроводимости Национальной лаборатории сильных магнитных полей (MagLab) Университета штата Флорида в Таллахасси. Его исследования включали разработку материалов из ниобия высокой чистоты для сверхпроводников. Применение SRF для линейных ускорителей.