Хотя сравнение с человеческим волосом в отношении дипольного магнита, весящего 1,2 тонны, звучит парадоксально, тем не менее оно уместно. Для правильной работы магнита его полюс на протяжении всей длины должен быть изготовлен с точностью в плюс-минус 50 микрон (толщина волоса — 80). При малейшем отклонении от этого параметра магнит отбраковывается.
Недавно новосибирских журналистов пригласили на экспериментальное производство Института ядерной физики СО РАН, где началось серийное производство магнитных элементов для инжекционного комплекса «Сибирский кольцевой источник фотонов» (ЦКП «СКИФ»).
«На данный момент для бустерного синхротрона произведены три магнита: один квадрупольный и два дипольных разного вида. Они уже готовы к установке на кольцо. Изделия прошли все стадии проверки, за исключением последних магнитных измерений», — отметил замдиректора ИЯФ по производству Андрей Стешов.
Всего планируется изготовить 28 фокусирующих дипольных магнитов, 32 дефокусирующих дипольных и 25 квадрупольных. На экспериментальном производстве ИЯФ производятся все элементы бустерного синхротрона, за исключением источников питания и отдельных компонентов системы диагностики.
Руководитель проектного офиса ЦКП «СКИФ» доктор физико-математических наук Евгений Левичев рассказал собравшимся, что ключевая задача реализации первой части проекта — создание инжекционного комплекса, состоящего из линейного ускорителя, каналов транспортировки пучка и бустерного синхротрона, в котором пучок ускоряется до номинальной рабочей энергии, после чего запускается в основное кольцо.
Произведенные магниты предназначены для бустерного синхротрона. Подобную установку Институт ядерной физики изготовил для источника синхротронного излучения в Брукхейвене, но магниты для «СКИФа» на порядок точнее и функциональнее, поскольку и сам источник четвертого поколения уникален, не имеет аналогов в мире.
«Оборудование должно быть изготовлено в экстремально короткие сроки: в конце 2023 года запланирован запуск ускорителя и первой экспериментальной станции, — подчеркнул Левичев. — Поэтому мы приняли парадоксальную, на первый взгляд, стратегию. Решили обойтись без научных изысканий, без изготовления прототипов и максимально использовать имеющийся в ИЯФ опыт производства уникальных установок. Нестандартный подход позволяет нам соблюдать сроки: в ноябре 2020 года был подписан контракт на изготовление оборудования, а в июне уже принимаем первые серийные изделия. Хочу подчеркнуть, что костяк нашей «ускорительной» группы состоит из молодежи».
Например, автор и изготовитель этих сложных магнитов — кандидат технических наук Сергей Синяткин.
«Дипольные магниты — главные и самые сложные в магнитной системе инжекционного комплекса, поскольку выполняют сразу несколько функций: например, формирование замкнутой орбиты, фокусировку пучка, причем в большом диапазоне энергии пучка от 200 МэВ до 3000 МэВ, — пояснил Синяткин. — От качества этих магнитов зависит эффективность работы основного накопительного кольца «СКИФа», в том числе и достижение рекордных параметров. Дипольные магниты бустера делятся на два типа: фокусирующие (их 28 штук) и дефокусирующие (их 32). Магниты состоят из верхней и нижней половин с прикрепленными катушками из толстой медной шины, по которым течет ток с силой более 800 А, создающий на орбите мощное магнитное поле, поворачивающее пучок электронов с энергией три миллиарда электрон-вольт. Магниты синхротрона сложные, комбинированные, многофункциональные — это необходимо, чтобы сделать ускоритель компактнее и дешевле, а также получить параметры пучка, оптимальные для инжекции, поэтому их изготовление непростая задача. Но технология производства таких магнитов хорошо отработана в ИЯФ, около 10 лет назад мы изготавливали похожие устройства для Брукхейвенской национальной лаборатории (США) и с тех пор сохранили и опыт, и методику, и инструменты».
Наиболее технически сложным элементом «СКИФа» руководитель проектного офиса считает накопительное кольцо радиусом практически в 500 метров. Все его компоненты уникальны: даже если аналогичное оборудование и изготавливалось раньше, сегодня требования к качеству предъявляются на порядок выше. Но наиболее «политой умом» установкой, согласно любимому образному выражению Левичева, станет генератор синхротронного излучения — периодическая магнитная система. Такие системы — ондуляторы и вигглеры — визитная карточка ИЯФ, сибиряки изготовили их практически для всех источников СИ в мире. Но поскольку многим пользователям «СКИФа» для работы важна именно жесткая часть рентгеновского спектра, впервые решено использовать сверхпроводящие магниты — это принципиально иные генераторы излучения. Такой ондулятор уже создается командой под руководством доктора физико-математических наук Николая Мезенцева.
«И все же «СКИФ» — лишь инструмент для исследований химиков, биологов, материаловедов. Нобелевские премии будут получать не создатели ускорителя, а его пользователи во главе с Институтом катализа (ИК СО РАН)», — улыбается Левичев.
Представитель государственно-го заказчика и застройщика крупнейшего сибирского проекта мегасайенс директор ИК СО РАН академик Валерий Бухтияров рассказал, что ЦКП «СКИФ», как и другие подобные установки, должен работать круглосуточно. Поэтому главное — заранее сформировать круг пользователей. Для каждой экспериментальной станции, которых, напомним, планируется 30, был создан международный консультационный совет — BAG (Beam Advisory Group), определивший программу экспериментов. По инициативе заместителя руководителя проектного офиса ЦКП «СКИФ» Яна Зубавичуса еженедельно проводятся онлайн-семинары о современном состоянии исследований с использованием синхротронного излучения и новых разработках оборудования для этой цели, собирающие более 200 участников со всех концов России. Таким образом, к моменту запуска «СКИФа» недостатка в заинтересованных пользователях быть не должно.
Отвечая на вопрос «Поиска», Валерий Иванович с осторожным оптимизмом подчеркнул, что наконец-то многострадальный «СКИФ» прошел все организационные перипетии, о которых неоднократно рассказывала наша газета: подписаны контракты на изготовление оборудования, строительный проект отправлен на проверку в Главгосэкспертизу. И в августе, если все пойдет по плану, академик Бухтияров надеется пригласить журналистов на закладку камня, символизирующего начало строительства в наукограде Кольцово первого из 27 зданий будущего Центра коллективного пользования.
Ольга КОЛЕСОВА
Фото Анны Ершовой, пресс-служба ИК СО РАН
Нет комментариев