Основное направление деятельности АО «НИИЭФА» в рамках НТЦ «Синтез» сосредоточено на полном цикле создания сверхпроводниковых магнитных систем — от расчетов до комплексных испытаний. Специалисты института разрабатывают, изготавливают и тестируют как нормально-проводящие, так и сверхпроводящие токонесущие элементы, используя обмотки из высоко- и низкотемпературных сверхпроводников (включая NbTi, Nb₃Sn и ВТСП). Этот процесс опирается на глубокие компетенции в расчетно-конструкторских работах: здесь выполняют трехмерное проектирование в SolidWorks, проводят магнитные, механические и тепловые расчеты с использованием ANSYS, что позволяет создавать устройства с заданными характеристиками.
Производственная база включает специализированные участки: механической обработки, сварки, намотки крупногабаритных магнитов (диаметром до 20 метров), вакуумно-нагнетательной пропитки обмоток, пайки низкоомных контактов, а также сборки и электромонтажа. Особое внимание уделяется неразрушающему контролю — герметичность проверяется масс-спектрометрическим методом с чувствительностью до 10⁻¹³ Па*м³/с, а сварные швы проходят радиографический контроль, что гарантирует надежность конструкций в криогенных условиях.
Испытательная база института представляет собой уникальный комплекс стендов, позволяющий проводить исследования в широком диапазоне параметров. Для электрофизических испытаний доступны стенды с токами до 100 кА (при 48 В постоянного тока) и до 25 кА для сильноточных образцов. Сверхпроводниковые системы исследуются в криостатах диаметром до 2400 мм и длиной до 6 метров в температурном интервале от 4,2 до 300 К, что позволяет определять вольт-амперные характеристики, критические параметры (поле, ток, температура) и контактные сопротивления как в отсутствие внешнего поля, так и при его наложении. Высоковольтные испытания проводятся на стенде до 125 кВ постоянного/переменного тока в том же температурном диапазоне.
Важнейшим звеном является криогенное обеспечение. Институт располагает мощностями по производству жидкого гелия (включая ожижение как из материала заказчика, так и собственного) с транспортными сосудами объемом от 200 до 1000 литров, а также криогенным стендом мощностью 450 Вт при 4,5 К и производительностью 100 л/ч жидкого гелия. Для термоциклирования и криостатирования деталей различных размеров используются криостаты с высоковакуумной изоляцией и турбомолекулярными насосами — эта процедура (3–5 циклов) исключает деформации металла при последующей работе на азотных температурах.
Помимо испытаний сверхпроводящих магнитов и индуктивных накопителей, в НИИЭФА проводят магнитные измерения электромагнитов различных конфигураций с помощью индукционных датчиков и плат Холла, выполняя гармонический анализ квадруполей и секступолей, регистрируя абсолютные значения индукции в трех плоскостях и оценивая стабильность магнитной оси. Криогенное оборудование и арматура проходят приемо-сдаточные и сертификационные испытания на герметичность и функционирование в соответствии с международными (BS 6364) и российскими стандартами.
Особого внимания заслуживает стенд для испытаний динамического криогенного оборудования, ориентированный на технологии сжиженного природного газа (СПГ). Он оснащен системами хранения, выдачи и приема СПГ и жидкого азота, насосами, теплообменниками и автоматизированной системой управления. Здесь проводят испытания погружных насосов, турбодетандеров, компрессоров и запорной арматуры при криогенных температурах, а в перспективе стенд готов к работе с оборудованием для сжиженного водорода. Таким образом, АО «НИИЭФА» представляет собой многопрофильный центр, который обеспечивает полный цикл разработки, производства и всесторонней диагностики сверхпроводниковых и криогенных систем — от единичных образцов до крупногабаритных промышленных устройств.