fr.wedoany.com Rapport : Le 3 juin 2026, le « Système d'aimant supraconducteur pour cyclotron sans hélium de 230 MeV » développé indépendamment par Suzhou Eight Horses Superconductor Technology Co., Ltd. a terminé avec succès tous les tests de performance, tous les indicateurs atteignant les normes de conception, et a été livré au client, prêt à être utilisé en clinique.

Il s'agit du premier système d'aimant supraconducteur pour cyclotron à protons compact sans hélium de 230 MeV refroidi par conduction destiné à une application clinique en Chine, fournissant un soutien à la localisation et à l'application à grande échelle de l'industrie de la protonthérapie.

Trois innovations technologiques clés redéfinissent les équipements de protonthérapie

1. Innovation 1 : Refroidissement par conduction

Problème : L'hélium, le « carcan doré » qui freine la généralisation de la protonthérapie

Le composant central de la protonthérapie — l'aimant supraconducteur du cyclotron — doit traditionnellement être immergé dans l'hélium liquide pour maintenir son état supraconducteur. Cela implique non seulement un système de sécurité pour l'évacuation des quenches, un système complexe de récupération et de remplissage d'hélium, mais aussi des coûts d'exploitation élevés : une estimation approximative indique que les frais de maintenance liés à l'hélium pour un système de protonthérapie classique dépassent 1 million de yuans par an. Plus crucial encore, l'approvisionnement mondial en hélium est extrêmement instable et dépend des importations ; une rupture d'approvisionnement pourrait paralyser l'ensemble du centre de traitement. Les coûts d'exploitation et de maintenance élevés, combinés au risque de « goulot d'étranglement » de la chaîne d'approvisionnement, empêchent la protonthérapie de sortir des quelques grands hôpitaux et de se généraliser à grande échelle en clinique.

Défi : De « l'immersion dans l'hélium » au « refroidissement par conduction », trois obstacles physiques majeurs surmontés un par un

Passer de la solution mature « à hélium » à la solution « sans hélium par refroidissement par conduction » ne consiste pas simplement à « supprimer l'hélium ». L'équipe d'ingénieurs de Eight Horses Superconductor a dû faire face à des problèmes systémiques couplés de thermique, mécanique et électrique :

● Diminution exponentielle de l'efficacité de la conduction thermique

Dans la plage de températures cryogéniques inférieures à 4 K (-269 °C), la conductivité thermique des matériaux solides conventionnels chute de plusieurs dizaines de fois. Comment transférer efficacement la puissance frigorifique du cryorefroidisseur vers les parties éloignées de l'aimant supraconducteur pesant plusieurs tonnes constitue le premier « fossé infranchissable » du refroidissement par conduction.

● Risque de déchirure dû aux contraintes mécaniques et à la contraction thermique

Du refroidissement de 300 K (température ambiante) à 4 K, les taux de contraction des différents matériaux varient considérablement, la contraction radiale pouvant atteindre plusieurs millimètres. Une conception structurelle inadéquate peut entraîner un décollement des surfaces de contact, provoquant une défaillance du transfert thermique, voire endommager irréversiblement les fils supraconducteurs.

● Protection contre les quenches — une course contre la montre sans « tampon » d'hélium liquide

Dans la solution à hélium, l'hélium liquide peut absorber une partie de l'énergie lors d'un quench ; en revanche, en refroidissement par conduction, la chaleur d'un quench localisé se propage à travers les ponts thermiques métalliques, pouvant détruire l'ensemble de l'aimant en quelques secondes. Le système de protection doit réagir en quelques millisecondes.

Ces défis n'avaient pas de solution toute faite. Après des mois d'analyse théorique, de simulations multiphysiques, de dizaines d'itérations de prototypes et d'essais destructifs de matériaux, l'équipe d'ingénieurs de Eight Horses Superconductor a surmonté un à un les goulets d'étranglement technologiques de toute la chaîne, de l'interface des matériaux au support flexible en passant par la protection par paliers, transformant finalement le « refroidissement par conduction » d'une impossibilité en une solution produit fiable.

2. Innovation 2 : Conception et fabrication indépendantes, chaîne d'approvisionnement maîtrisée

● Conception systémique indépendante

De la solution globale aux composants clés, 100 % maîtrisée en interne. L'équipe d'ingénieurs de l'entreprise a indépendamment conçu et développé l'ensemble du système d'aimant supraconducteur et ses sous-systèmes clés, y compris la solution de contrainte électromagnétique, la solution de refroidissement par conduction, la conception de l'équilibre thermique d'isolation cryogénique, la solution de suspension par tiges, la solution de protection contre les quenches, etc.

● Fabrication indépendante, chaîne d'approvisionnement maîtrisée

De la conception à la livraison, les procédés clés et les composants essentiels de l'ensemble du système sont maîtrisés en interne par l'entreprise, avec un taux de localisation de plus de 90 %. Il est à noter que les multiples systèmes de cryorefroidisseurs GM intégrés dans le système sont tous développés et produits indépendamment par Eight Horses Superconductor. Les indicateurs de performance clés tels que la puissance du doigt froid, le taux de refroidissement et la stabilité à long terme en fonctionnement atteignent des niveaux de pointe internationaux, sans dépendre d'aucune marque importée.

3. Innovation 3 : Remplacement du doigt froid à l'état froid sans réchauffage

Dans les aimants supraconducteurs traditionnels immergés dans l'hélium liquide, le remplacement du doigt froid, bien qu'il ne nécessite pas de réchauffage, entraîne l'évaporation instantanée de centaines de litres d'hélium liquide à chaque opération, avec une perte unique pouvant atteindre des centaines de milliers de yuans. De plus, après le remplissage d'hélium, plusieurs jours sont nécessaires pour rétablir l'équilibre thermique, ce qui représente des coûts d'exploitation et des temps d'arrêt non négligeables.

D'autres solutions de refroidissement par conduction (comme le refroidissement direct par certains cryorefroidisseurs) nécessitent souvent de réchauffer l'ensemble de l'aimant à température ambiante pour remplacer le doigt froid, ce qui prend plusieurs semaines et comporte des risques élevés.

Notre système de refroidissement par conduction, soutenu par une technologie exclusive, permet de manière révolutionnaire le « remplacement du doigt froid à l'état froid » :

● Pas de réchauffage, le temps passe de plusieurs semaines à quelques heures ;

● Aucune perte d'hélium liquide, éliminant complètement les consommables coûteux et les risques liés à la chaîne d'approvisionnement ;

Réalisant véritablement un « remplacement immédiat, quasiment sans arrêt ».

Présentation de l'entreprise

Fondée fin 2018, Suzhou Eight Horses Superconductor Technology Co., Ltd. se concentre sur les domaines des environnements physiques extrêmes que sont la « supraconductivité, les très basses températures et le vide poussé ». Elle propose des produits incluant des aimants supraconducteurs, des systèmes de cryorefroidisseurs GM, des systèmes de pompes cryogéniques, etc., largement utilisés dans des secteurs tels que la fusion nucléaire contrôlée, les technologies quantiques, la thérapie par particules, les semi-conducteurs et l'industrie générale. À ce jour, ses produits sont exportés vers de nombreux pays, dont les États-Unis, le Royaume-Uni, les Pays-Bas, l'Allemagne, la Turquie, la Corée du Sud et la Russie.

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