Придавая ускорение. Установка мегасайенс становится драйвером развития региона

Сегодня в наукограде Кольцово под Новосибирском состоялся запуск линейного ускорителя – стартовой ступени Сибирского кольцевого источника фотонов.

"Производится технический запуск ускорительно-накопительного комплекса. В ходе стартовых испытаний пучок из источника электронов (электронной пушки) пролетел сквозь всю структуру линейного ускорителя (25 м), его параметры, зафиксированные системой люминофорных датчиков (положение и размер), спектрометром (энергия) и цилиндром Фарадея (суммарный заряд), полностью соответствуют проектным. Оборудование уже стоит на местах, все системы работают штатно", - сказал, открывая пресс-конференцию, директор заказчика и застройщика ЦКП «СКИФ» - Института катализа Сибирского отделения РАН академик Валерий Бухтияров.

Именно в линейном ускорителе электроны рождаются, группируются в пучок, получают ускорение и энергию 200 миллионов электронвольт. Затем электронный пучок поступает в кольцевой бустерный синхротрон (бустер), где разгоняется до рабочей энергии 3 миллиарда электронвольт и отправляется в основной накопитель. В накопителе электронный пучок, проходя через магнитное поле поворотных магнитов (магнитных диполей) или специализированных многополюсных устройств (вигглеров или ондуляторов), генерирует синхротронное излучение.

Синхротронное излучение выводится из накопителя через фронтенды и по каналам транспортировки рентгеновского пучка доставляется до экспериментальных станций для проведения научных исследований. Единственным исполнителем комплекса работ по изготовлению, сборке, поставке и пусконаладке технологически сложного оборудования ускорительного комплекса ЦКП «СКИФ», в том числе линейного ускорителя, выступает Институт ядерной физики им. Г. И. Будкера СО РАН (ИЯФ СО РАН).

«Запуск линейного ускорителя ЦКП «СКИФ» — очень важный этап реализации проекта. Во-первых, потому что это первая часть действующего оборудования на своем родном месте, в здании, где линейный ускоритель будет работать все время существования СКИФ. С другой стороны, это одна из самых сложных систем всего ускорительного комплекса СКИФ, поскольку требует самых дорогих и тонких технологий, которые только есть в этой области науки и техники. Линейный ускоритель в значительной степени определяет качество пучка, а, соответственно, и качество самого источника синхротронного излучения СКИФ, то есть фактически определяет уровень его яркости. Синхротрон СКИФ относится к поколению 4+ с яркостью, которая на сегодня еще не достигнута даже на лучших мировых источниках синхротронного излучения. Запуск линейного ускорителя — это результат совместной работы строителей и проектировщиков, монтажников, разработчиков и создателей ускорительного оборудования ИЯФ. В кратчайшие сроки такое сложное устройство можно смонтировать только единой командой. Запуск этой части установки ускоряет монтаж и включение последующих элементов ускорительного комплекса. То есть фактически — это залог скорейшего выхода СКИФ на проектные параметры. И мы выполнили этот этап работ в абсолютно рекордные сроки. Никогда в мире линейные ускорители не собирались и не включались за такое короткое время. У нас ушло на это менее полутора месяцев, это беспрецедентно, обычно такие работы занимают 6-8 месяцев. Абсолютный рекорд, — подчеркнул директор ИЯФ СО РАН академик Павел Логачев.

"Следующий важный этап, к которому мы будем готовиться – 8 февраля 2025 года, в День российской науки, мы должны запустить пучок в вакуумную систему бустера. Это мероприятие будет более масштабным. Сегодняшний пуск – более рабочий, камерный, и все же вы впервые видите работу уникального оборудования. Другого такого в стране нет. Что касается СКИФа, к 1 июня 2925 года должен быть полностью запущен инжекционный комплекс, а в декабре 2025 года, то есть через год, должно заработать основное кольцо. То есть пучок, который вы сейчас видите с помощью экранов компьютеров в линейном ускорителе, должен уже крутиться в основном кольце. Из основного кольца будет выходить синхротронное излучение, тогда мы сможем налаживать пользовательские станции. Мы работаем в фантастически сжатые сроки. Прецедентов такой быстрой стройки установки мегасайенс в мире нет. Конечно, сейчас основное зависит от строителей. Мы свою работу практически сделали: производство основного кольца будет на 95% завершено в этом году. В следующем году мы сосредоточимся на монтаже источника КИСИ-Курчатов, изготовлении оборудования для коллайдера NICA в Дубне и создании ионных имплантеров для нашей радиоэлектронной промышленности", - прокомментировал корреспонденту портала «Поиск» академик Логачев.

"Уже определена первая экспериментальная станция, которая будет запущена в конце 2025 года, - добавил академик В. Бухтияров. - Это станция на поворотных магнитах, часть станции 1-4 "XAFS-спектроскопия и магнитный дихроизм", интегратор – Институт сильноточной электроники СО РАН (Томск). Установка станции на поворотных магнитах не влияет на характеристики основного накопительного кольца, тогда как станции на прямолинейных участках кольца накопителя, представляющие собой встроенные устройства, требуют настройки пучка и будут включаться по очереди (в состав ЦКП "СКИФ" по первоначальному проекту войдут 30 экспериментальных станций, 14 из которых будут использовать излучение вставных устройств (размещаемых в прямолинейных участках основного кольца длиной 4-6 метров), а 16 - разместятся на пучках, формируемых поворотными магнитами".

Станция 1-4 позволит с помощью методов спектроскопии рентгеновского поглощения и магнитного дихроизма решать ряд актуальных задач в области химии, катализа, материаловедения, нанотехнологий, полупроводниковой промышленности, геологии, экологии. Ее стоимость -1,2 млрд рублей. Всего же окончательная стоимость проекта ЦКП «СКИФ» составляет 47,3 млрд рублей.

СКИФ вообще становится двигателем отечественной инженерной мысли и драйвером развития региона. Например, ИЯФ СО РАН в спешном порядке, когда японская фирма Canon из-за санкций расторгла уже подписанный договор, самостоятельно разработал и изготовил клистроны - мощные высокочастотные усилители, которые преобразуют энергию электронов в энергию СВЧ-колебаний и разгоняют пучок в линейном ускорителе до 200 МэВ. Ранее усилители эти производили всего три компании в мире - CPI (США), французская Thales и вышеупомянутая Canon. Причем мощность зарубежных клистронов – 50 мегаватт, у прибора ияфовского производства – 60 мегаватт.

Предстоящее строительство в Кольцово рядом со СКИФом межвузовского кампуса анонсировал мэр наукограда Николай Красников. А одновременно с запуском ускорителя состоялась церемония вручения ключей молодым ученым - жителям «Научного дома», построенного в наукограде. В 2023 году с такой инициативой выступил ИЯФ СО РАН, выбрав это место в том числе из-за непосредственной близости участка к ЦКП «СКИФ».

Автор текста Ольга Колесова

Изображение на обложке: atomic-energy.ru