Запропоновано математичну модель витоків газів під час роботи вакуумних систем, стінки яких охолоджуються водою, на основі динаміки кріогенного поділу газів через фрактальну мережу мікротріщин захисних покриттів. Розглянуто фрактальну модель мікротріщин у матеріалі стінок охолоджуваних вакуумних посудин для експериментального зразка термоядерного реактора. Наведено оцінку втрати тиску під час течії рідини через мережу мікроканалів. Досліджено фізичний механізм проникнення потоку охолоджуючої рідини через гіпотетичні щілини та тріщини, що утворюють деревоподібну структуру мікроканалів, який описується лінійними співвідношеннями нерівноважної термодинаміки для заданого перепаду тисків на стінках посудини. На основі методів комп'ютерної флюїдної динаміки у межах однорідної моделі суцільного середовища розраховано витрату рідини для ізотермічного потоку. Розроблено кріогенну систему саморегульованого паралельного захолодження мережі надпровідних магнітів, в якій досягнута робоча температура 4,5 К, для збору електронів при бета-розпаді тритію. Удосконалено метод саморегульованого охолодження надпровідних компонент кріомодулів, резонаторів і магнітів для підвищення добротності резонаторів надпровідного прискорювача. Обгрунтовано застосування й експериментально апробовано метод збереження поляризації протонів у магнітному полі в процесі транспортування протонної мішені з поляризаційного надпровідного магніту в магнітне поле спектрометра. Розроблено кріогенну систему зниження температури кріоконденсаційних панелей для збільшення швидкості відкачування водню з вакуумної камери протонного циклотрона.