Центр коллективного пользования "Сибирский кольцевой источник фотонов" (ЦКП "СКИФ") — уникальная научная установка класса мегасайенс. Ее создание предусмотрено нацпроектом "Наука", и завершить эту работу планируется до 2023 года. Источник синхротронного излучения в Новосибирске позволит на десятилетия обеспечить современной инфраструктурой специалистов в материаловедении, биологии, медицине и многих других областях. В начале августа правительство РФ распорядилось выделить на изготовление оборудования для СКИФа в 2020 году более 774 млн рублей. Как новосибирские физики готовятся к производству и получению необходимых устройств — в материале портала "Будущее России. Национальные проекты", оператором которого выступает ТАСС. 

 
Уникальное оборудование ​
 
По некоторым параметрам у сибирского синхротрона не будет аналогов в мире. Однако, по признанию самих ученых, для создания уникального объекта требуется не менее уникальное оборудование, и изготовить его способны специалисты Института ядерной физики имени Г.И. Будкера (ИЯФ) Сибирского отделения РАН

 
"Для того чтобы СКИФ был изготовлен в установленные сроки, надо начать производство оборудования длительного цикла изготовления уже в этом году", — говорил в беседе с журналистами в Новосибирске министр науки и высшего образования РФ Валерий Фальков

 
​Уложиться в поставленные сроки специалистам ИЯФ поможет накопленный опыт работы над другими мегасайенс-проектами. Как пояснил руководитель проектного офиса ЦКП "СКИФ" Евгений Левичев, сотрудники института уже изготавливали похожее оборудование для ускорительных и синхротронных центров Австралии, Германии, Китая, США, Франции и Японии. 

 
"Если говорить об изготовлении инжектора, отчасти нам помогут предыдущие наработки института. Например, конструкторская документация, сохранившаяся после выполнения работ для синхротрона NSLS, расположенного в США, позволит избежать некоторых рутинных этапов. Таким образом, мы можем себе позволить изготовить сложное оборудование в сжатые сроки", — сказал Левичев. 
Однако, как отметил заместитель руководителя проектного офиса ЦКП "СКИФ" Яков Ракшун, для экспериментальных станций, таких как сибирский синхротрон, оборудование производится не так, как в промышленности. Часто за опытными образцами следует не большая стандартная серия, а штучное производство на базе новых идей. Только так, по словам Ракшуна, можно создать передовую установку. 

 
Передовые разработки из Сибири 

 
Институт ядерной физики занимается разработкой и изготовлением сверхпроводящих магнитов с 1979 года. По словам Левичева, институт практически единственный в мире производит вигглеры и ондуляторы — устройства для генерации синхротронного излучения в ускорителе, работающие с помощью магнитов. Почти во всех современных источниках синхротронного излучения установлены созданные специалистами ИЯФ сверхпроводящие вставные устройства. 
 
Первый в мире многополюсный сверхпроводящий вигглер был сделан в ИЯФ и назывался "змейкой". Это объясняется тем, что орбита внутри него была извилистая. Вигглер состоит из сверхпроводящих магнитов, которые и являются генераторами излучения при прохождении пучка электронов через них. Мощность излучения всех магнитов суммируется, что значительно повышает интенсивность излучения и его яркость 
— ключевые характеристики для таких установок. 
 
Институт изготовил более 20 таких устройств, и эта работа продолжается: сверхпроводящий ондулятор готовится к отправке в Великобританию, разрабатываются сверхпроводящие вигглеры для научных центров Польши и Австралии. 

 
"В первую очередь для СКИФа мы изготовим два вигглера и четыре ондулятора. Но пользователи наших будущих станций, зная, что мы делаем лучшее в мире оборудование, просят нас реализовать различные экспериментальные форматы. Например, установить два сверхпроводящих ондулятора с эллиптической поляризацией излучения один за другим с возможностью быстрого переключения поляризации, чего никто раньше не делал", — рассказал советник дирекции ИЯФ Николай Мезенцев

 
И вигглер, и ондулятор изготавливаются в течение полутора лет, но в случае со СКИФом ученые надеются выполнить работу быстрее. Одним из главных компонентов сверхпроводящих магнитов является сверхпроводящий провод. Такие провода для ИЯФ изготавливает Высокотехнологический научно-исследовательский институт неорганических материалов имени академика А.А. Бочвара в Москве. 

 
"Больше никто в мире не делает сверхпроводящих проводов с такими параметрами. Даже если бы Oxford Instruments производила для нас свои стандартные провода, мы, может, и не достигли бы таких успехов, как с нашими отечественными, изготовленными в "Бочваре", — отмечает Мезенцев. 

 
Ондуляторы и вигглеры — вставные устройства, которые можно менять, не нарушая работы ускорителя. Поэтому при необходимости ученые смогут легко модернизировать установку и улучшить ее параметры. 

 
Рождение пучка 

 
Основные работы по созданию оборудования будут проводиться на экспериментальном производстве ИЯФ. Оно базируется на трех разных площадках и в общей сложности занимает около 60 тыс. кв. м, где работают 700 человек. Здесь производят электромагнитные и электровакуумные изделия для ускорительной физики. 
 
Цехи экспериментального производства выглядят так же, как на обычном заводе: высокие потолки, мостовые краны, тяжелые станки. Ничто здесь не выдает площадку, где будут изготавливать лучшее в мире оборудование для передового источника синхротронного излучения. А между тем некоторые станки здесь ​— штучный товар, которого больше нет в России. 
 
Сотрудники экспериментального производства ожидают, что в процессе работ по созданию ЦКП "СКИФ" удастся обновить станочный парк. Начальник цеха Алексей Волченко признался, что часть оборудования сохранилась здесь еще с советских времен. 

 
"Оно, конечно, свою задачу выполняет, и качественно, но на современных станках мы могли бы все делать гораздо быстрее", — уверен он.​ 

 
синхротрон_под_рукой1.jpg ​
​​​​
Работы по изготовлению оборудования для СКИФа здесь уже начались: начато производство элементов, предназначенных для формирования пучка. Заведующий лабораторией ИЯФ Алексей Левичев объясняет, что источник электронов играет важную роль при создании синхротрона. 

 
"Самый простой источник электронов — спираль лампочки накаливания. При нагреве спирали вокруг нее образуются свободные электроны, которые при наличии электрического поля можно ускорить", — уточнил он. 

 
Однако на СКИФе будет использован оксидный катод — "таблетка", формирующая электроны по принципу той же самой лампочки. Катод нагревается, за счет чего приобретается энергия для высвобождения электронов, которые ускоряются в электрических полях специальных структур на основе диафрагмированных волноводов. Далее электроны накапливаются в кольце накопителя и поступают в сам синхротрон для получения в нем синхротронного излучения. Для правильной работы всей установки важно, чтобы ускоряющая структура, в которой частицы будут получать начальное ускорение, имела низкое электрическое сопротивление и не допускала потерь частиц в стенках структуры. В противном случае поверхность структуры может разрушаться, появятся пробои, что не только остановит процесс ускорения, но и будет представлять опасность для людей из-за увеличения радиационного фона. 

 
Сами ускоряющие структуры, суммарная длина которых составляет примерно 20 м, изготавливаются из небольших медных чашек, спаянных друг с другом. Внутри структуры эти чашки обрабатываются алмазным точением, благодаря чему выглядят почти как зеркало. 

 
"Очень важно качество пайки, оно должно обеспечить точность изготовления на уровне 50 мкр (0,05 мм. — Прим. ред.), при этом нигде не должен выйти наружу припой. Только тогда можно обеспечить качественную и требуемую работу ускорителя", — отметил Алексей Левичев. 

 
Фрагменты будущего синхротрона ожидают своего часа на полках и стеллажах. Сразу после поступления финансирования здесь начнется полномасштабная работа. 

 
Андрей Березкин (Новосибирск) 
Фото: Валерий Шарифулин, Евгений Курсков/ТАСС​ ​​​​

Похожие новости

  • 22/10/2020

    Необычный сверхпроводящий магнит разработали для ЦКП СКИФ

    ​​​Специалисты Института ядерной физики им. Г. И. Будкера СО РАН разработали прототип необычного сверхпроводящего эллиптического ондулятора — устройства с периодическим магнитным полем, генерирующим ондуляторное излучение (ОИ) с циркулярно-поляризованным излучением.
    278
  • 27/11/2016

    В Новосибирске создадут систему электронного охлаждения для коллайдера NICA

    ​​Ученые Института ядерной физики имени Г.И Будкера (ИЯФ СО РАН) изготовят систему электронного охлаждения и каналы транспортировки пучков для коллайдера NICA (Nuclotron-based Ion Collider fAcility), сообщает пресс-служба ИЯФ СО РАН.
    1867
  • 27/03/2017

    Новосибирские ученые создали материал, обеспечивающий 30 лет непрерывной работы химического реактора

    Ученые из Института ядерной физики (ИЯФ) СО РАН и Новосибирского государственного технического университета (НГТУ) создали новую технологию сплавления титана и тантала, в результате чего получили особо стойкий к коррозии и агрессивным средам материал.
    3217
  • 11/12/2018

    Как ученым достучаться до власти?

    ​Академик РАН, научный руководитель Института теплофизики им. С. С. Кутателадзе СО РАН Сергей Алексеенко стал в этом году лауреатом международной премии «Глобальная энергия». Награда присуждается ему за подготовку теплофизических основ для создания современных энергетических и энергосберегающих технологий, которые позволяют проектировать экологически безопасные тепловые электростанции (за счет моделирования процессов горения газа, угля и жидкого топлива).
    1693
  • 10/03/2017

    В ИЯФ СО РАН проходит собрание международной коллаборации AWAKE

    ​В Институте ядерной физики им. Г.И.Будкера СО РАН проходит собрание международной коллаборации AWAKE, на котором обсуждается новый принцип ускорения заряженных частиц, использующий плазму и протонный пучок.
    1777
  • 22/01/2019

    Зачем в Европе хотят построить новый коллайдер?

    ​Европейский центр ядерных исследований (ЦЕРН) работает над концепцией нового коллайдера, который будет больше и мощнее ставшего знаменитым БАК. Разбираемся, для чего он нужен. В поисках Новой физикиКогда на Большом адронном коллайдере (БАК) был открыт бозон Хиггса, физики сразу заговорили, что теперь им необходима установка для более тщательного его изучения.
    1557
  • 05/03/2018

    Супер чарм-тау фабрика поможет выйти на новую физику

    ​Реализация проекта Супер чарм-тау фабрики в Новосибирске подтолкнет развитие технологий, необходимых для создания коллайдера, поспособствует решению мюонной проблемы и, возможно, решит загадку антиматерии и поможет выйти на новую физику.
    1842
  • 12/10/2020

    Почему Энергопарк остается недостижимой мечтой? Часть 2

    Часть 1. Почему Энергопарк остается недостижимой мечтой? Помните знаменитый новозаветный афоризм: «Не вливают вина молодого в мехи ветхие»? Похоже, руководство НСО решило проигнорировать древнюю мудрость, предельно сосредоточившись на «молодом вине» и оставив открытым вопрос о «ветхих мехах».
    248
  • 07/05/2018

    В Новосибирске обсудили историю и перспективы установок ИЯФ СО РАН

    На юбилейной конференции «Вклад Г.И. Будкера и его института в мировую науку» физики обсудили историю и перспективы установок ИЯФ СО РАН. Директор ИЯФ СО РАН академик Павел Владимирович Логачёв обозначил цель научного форума: «Еще раз, глубоко и нестандартно, посмотрев на наше прошлое, убедиться в правильности того, что мы собираемся делать в будущем… У института должны быть ясные, четкие цели и ориентиры.
    1893
  • 19/03/2019

    Параметры синхротрона СКИФ будут близки к предельно достижимым

    В Объединенном институте ядерных исследований (ОИЯИ) состоялось заседание Секции ядерной физики Отделения физических наук РАН (СЯФ ОФН РАН), посвященное научно-технологической и производственной кооперации по разработке и созданию на территории Российской Федерации исследовательской инфраструктуры класса «мегасайенс».
    954