de.wedoany.com-Bericht: Am 3. Juni 2026 hat die von Suzhou Eight Horses Superconducting Technology Co., Ltd. eigenständig entwickelte „230-MeV-Helium-freie Supraleitermagnetsystem für Zyklotrone“ alle Leistungstests erfolgreich abgeschlossen. Alle Indikatoren entsprachen den Designstandards, und das System wurde dem Kunden übergeben und steht kurz vor der klinischen Anwendung.
Es handelt sich um das erste kompakte, heliumfreie, leitungsgekühlte Supraleitermagnetsystem für ein 230-MeV-Protonen-Zyklotron in China, das für die klinische Anwendung bestimmt ist. Es bietet eine solide Unterstützung für die Lokalisierung und großflächige Anwendung der Protonentherapie-Industrie.
Drei zentrale technologische Highlights, die Protonentherapiegeräte neu definieren
1. Highlight 1: Leitungsgekühlte Kühlung
Schwachstelle: Helium – die „goldene Fessel“, die die Verbreitung der Protonentherapie behindert
Der supraleitende Magnet des Zyklotrons, der Kernbestandteil der Protonentherapie, muss traditionell in flüssigem Helium getaucht werden, um den supraleitenden Zustand aufrechtzuerhalten. Dies erfordert nicht nur ein Sicherheitssystem zur Quench-Ableitung, ein komplexes Helium-Rückgewinnungs- und Wiederbefüllungssystem für jedes Gerät, sondern führt auch zu hohen Betriebskosten: Grob geschätzt betragen die jährlichen Wartungskosten allein für Helium bei einem herkömmlichen Protonentherapiesystem über 1 Million RMB. Noch entscheidender ist, dass die globale Heliumversorgung äußerst instabil und importabhängig ist. Ein Lieferstopp könnte das gesamte Behandlungszentrum lahmlegen. Die hohen Betriebs- und Wartungskosten, gepaart mit dem Risiko von Engpässen in der Lieferkette, machen es der Protonentherapie schwer, über einige wenige Spitzenkliniken hinauszugehen und eine großflächige klinische Anwendung zu erreichen.
Herausforderung: Vom „Eintauchen in Helium“ zur „Leitungsgekühlten Kühlung“ – drei große physikalische Hürden werden eine nach der anderen überwunden
Der Übergang von der etablierten „Helium-Lösung“ zur „heliumfreien Leitungsgekühlten Kühlung“ ist nicht einfach das „Weglassen des Heliums“. Das Ingenieurteam von Eight Horses Superconducting stand vor systemischen Herausforderungen, die durch die Kopplung thermischer, mechanischer und elektrischer Multiphysikfelder entstanden:
● Exponentieller Abfall der Wärmeleitungseffizienz
Im Tiefkühlbereich unter 4K (-269°C) sinkt die Wärmeleitfähigkeit herkömmlicher Festkörpermaterialien um das Zehnfache. Wie die Kälteleistung des Kältemittels effizient zu den entfernten Teilen des mehrere Tonnen schweren Supraleitermagneten übertragen werden kann, ist die erste große Hürde der Leitungsgekühlten Kühlung.
● Risiko von Rissen durch mechanische Spannungen und thermische Schrumpfung
Von Raumtemperatur (300K) auf 4K weisen verschiedene Materialien stark unterschiedliche Schrumpfungsraten auf; die radiale Schrumpfung kann mehrere Millimeter betragen. Bei falscher Strukturauslegung kann dies zu einer Trennung der Kontaktflächen und damit zu einem Wärmeübertragungsausfall führen, oder im schlimmsten Fall den Supraleiterdraht beschädigen und irreversible Schäden verursachen.
● Quench-Schutz – ein Wettlauf gegen die Zeit ohne Helium-„Puffer“
Bei der Helium-Lösung kann das flüssige Helium beim Quench einen Teil der Energie absorbieren; bei der Leitungsgekühlten Kühlung hingegen breitet sich die Wärme eines lokalen Quenchs über die metallischen Wärmebrücken aus und kann den gesamten Magneten innerhalb weniger Sekunden zerstören. Das Schutzsystem muss im Millisekundenbereich reagieren.
Für diese Herausforderungen gab es keine vorgefertigten Lösungen. Das Ingenieurteam von Eight Horses Superconducting verbrachte Monate mit theoretischen Analysen, Multiphysik-Simulationen, Dutzenden von Prototypen-Iterationen und zerstörenden Materialtests, um die gesamte technologische Kette von der Materialgrenzfläche über flexible Stützen bis hin zum gestuften Schutz zu durchbrechen und die „Leitungsgekühlte Kühlung“ von einer Unmöglichkeit in eine zuverlässige Produktlösung zu verwandeln.
2. Highlight 2: Eigenständiges Design und Fertigung, kontrollierbare Lieferkette
● Systemweites, eigenständiges Design
Von der übergeordneten Konzeption bis zu den Kernkomponenten – 100% eigenständig und kontrollierbar. Das Ingenieurteam des Unternehmens hat das gesamte Supraleitermagnetsystem und seine Kernsubsysteme eigenständig entwickelt und vollständig ausgelegt, einschließlich des elektromagnetischen Spannungskonzepts, des Leitungsgekühlten Kühlkonzepts, des thermischen Gleichgewichtsdesigns für die Tiefkühlisolierung, des Zugstangen-Aufhängungssystems und des Quench-Schutzkonzepts.
● Eigenständige Fertigung, kontrollierbare Lieferkette
Vom Design bis zur Auslieferung werden die Kernprozesse und Kernkomponenten des gesamten Systems vom Unternehmen selbst beherrscht. Der Lokalisierungsgrad des gesamten Geräts liegt bei über 90%. Erwähnenswert ist, dass die im System integrierten mehreren GM-Kältemittelsysteme alle von Eight Horses Superconducting eigenständig entwickelt und hergestellt werden. Schlüsselleistungsindikatoren wie Kühlkopfleistung, Abkühlrate und Langzeitstabilität haben ein international führendes Niveau erreicht und sind nicht mehr auf importierte Marken angewiesen.
3. Highlight 3: Kein Aufwärmen erforderlich – direkter Austausch des Kühlkopfs im kalten Zustand
Beim Austausch des Kühlkopfs eines herkömmlichen, in flüssiges Helium getauchten Supraleitermagneten ist zwar kein Aufwärmen erforderlich, aber jeder Austausch führt zur sofortigen Verdampfung von Hunderten Litern flüssigem Helium, was einen einmaligen Verlust von mehreren Hunderttausend RMB verursacht. Zudem dauert es nach dem Wiederbefüllen mit flüssigem Helium mehrere Tage, bis das thermische Gleichgewicht wiederhergestellt ist – Betriebskosten und Ausfallzeiten sind nicht zu vernachlässigen.
Andere Leitungsgekühlte Kühlkonzepte (wie die direkte Kühlung durch bestimmte Tieftemperatur-Kältemittel) erfordern oft, dass der gesamte Magnet auf Raumtemperatur aufgewärmt wird, um den Kühlkopf auszutauschen, was Wochen dauert und mit hohen Risiken verbunden ist.
Unser Leitungsgekühltes Kühlsystem, gestützt durch exklusive Technologie, hat bahnbrechend den „direkten Austausch des Kühlkopfs im kalten Zustand“ ermöglicht:
● Kein Aufwärmen erforderlich – Reduzierung von Wochen auf Stunden;
● Kein Heliumverlust – vollständige Beseitigung teurer Verbrauchsmaterialien und Lieferkettenrisiken;
Ermöglicht wirklich „Austausch und sofortige Nutzung, nahezu ohne Ausfallzeit“.
Unternehmensprofil
Suzhou Eight Horses Superconducting Technology Co., Ltd. wurde Ende 2018 gegründet und konzentriert sich auf die Bereiche „Supraleitung, Tiefkühlung und Ultrahochvakuum“. Das Unternehmen bietet Produkte wie Supraleitermagnete, GM-Kältemittelsysteme und Kryopumpen an, die in zahlreichen Branchen wie kontrollierter Kernfusion, Quantentechnologie, Teilchentherapie, Halbleitern und allgemeiner Industrie weit verbreitet sind. Bislang werden die Produkte in viele Länder exportiert, darunter die USA, Großbritannien, die Niederlande, Deutschland, die Türkei, Südkorea und Russland.
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