ИЯФ СО РАН: супергерметичная сварка вакуумных камер повысит качество экспериментов FAIR

​Институт ядерной физики им. Г.И. Будкера СО РАН (ИЯФ СО РАН) изготовит более сотни вакуумных камер для Европейского исследовательского центра ионов и антипротонов (FAIR, Германия). Отличительная особенность новосибирских вакуумных камер заключается в сварочном шве, соединяющем части детали. Благодаря технологии электронно-лучевой сварки, применяющейся в ИЯФ СО РАН, он получается супергерметичным и позволяет достигать внутри камеры глубокого разрежения воздуха – в триллионы раз меньшего, чем в обычной комнате. Такие параметры необходимы для эффективной транспортировки ионов и создания вакуумированной сети коммуникаций с диагностическим оборудованием в ускорительном комплексе FAIR. 

Европейский исследовательский центр ионов и антипротонов – FAIR (Facility for Antiproton and Ion Research) – крупнейший ускорительный комплекс по исследованию современной ядерной и субъядернойфизики, создаваемый в Германии на базе Центра по изучению тяжелых ионов имени Гельмгольца (GSI, Дармштадт).

 

«FAIR – это огромный европейский мегасайенс проект стоимостью порядка трех миллиардов евро. В денежном исчислении 20 % всего оборудования для проекта будет произведено в России, и в этом плане ИЯФ СО РАН вносит наибольший вклад, – рассказывает начальник отдела разработки накопительного кольца Collector Ring (CR) ускорительного комплекса FAIR Алексей Долинский. – В рамках реализации FAIR планируется построить шесть подпроектов и почти для каждого из них институт производит оборудование. В накопительное кольцо CR наши новосибирские коллеги вкладываются больше всего: производят практически все компоненты (магниты, источники питания, вакуумные системы, диагностические элементы, системы ввода-вывода пучка), а также несут ответственность за запуск всей установки».

 

Изображение модели вакуумной камеры. С. Глуховченко.

Одна из задач ИЯФ СО РАН – разработка и производство вакуумных камер для накопительного кольца CR, где будет происходить охлаждение пучков ионов и антипротонов, которые в дальнейшем будут использоваться для прецизионных экспериментов в рамках различных исследовательских программ FAIR. Также в CR планируется проводить измерения масс редкоземельных изотопов с очень высокой разрешающей способностью.

«Ускорительный комплекс FAIR состоит из нескольких больших установок, соединенных между собой сложными коммуникациями с диагностической аппаратурой, – рассказывает заведующий лабораторией ИЯФ СО РАН, кандидат физико-математических наук Александр Краснов. – Все эти коммуникации, длинна которых составляет несколько километров, должны быть вакуумированы. Уровень разрежения определяет условия для транспортировки ионов из одних установок в другие и, в принципе, условия проведения прецизионных экспериментов по изучению свойств тяжелых ионов. Необходимый уровень вакуума создается благодаря нашим герметичным камерам».

Каждая вакуумная камера собирается из нескольких деталей, стыки которых должны быть полностью герметичны. Это важное, но не последнее требование к такого рода объектам. Камера не должна содержать микротрещин и микрополостей, потому что газ из них может выходить в течение нескольких лет. Поэтому качество сварочного шва можно сравнить с качеством шва хирурга. Достичь высокой вакуумной плотности швов позволяет технология электронно-лучевой сварки, которую успешно применяют и развивают в ИЯФ СО РАН.

«Из всего многообразия требований, которые предъявляются к вакуумным камерам, одно из самых важных – высокий вакуум, то есть чистота камеры внутри, – рассказывает заведующий сектором научного отдела ИЯФ СО РАН, кандидат физико-математических наук Александр Старостенко. – Электронно-лучевая сварка хороша тем, что материалы шва после сварки становятся более чистыми, без дополнительных примесей, в отличие, например, от сварки в защитном газе. За один подход мы провариваем всю длину вакуумной камеры (2 м) и всю толщину (8 мм). Шов получается очень красивый и качественный».

По словам Александра Краснова, внутри вакуумных устройств производства ИЯФ СО РАН можно будет создать разрежение на 12 порядков меньшее, чем плотность воздуха, которым мы дышим.

«Сама сварка происходит достаточно быстро – со скоростью 1 см/сек. Так что одну двухметровую камеру мы варим около трех минут. Несколько больше времени занимают подготовительные мероприятия – установка деталей в нужное положение и получение вакуума в рабочем объеме, а также, поскольку каждое изделие требует своего шва, тщательной проработки, тестовых экспериментов», – добавляет Александр Старостенко.

Источники

Шов как у хирургов: супергерметичная сварка вакуумных камер повысит качество экспериментов FAIR

ИЯФ СО РАН изготовит более сотни вакуумных камер для Европейского исследовательского центра ионов и антипротонов

Новосибирские специалисты изготовят вакуумные камеры для FAIR

Новосибирские ученые осуществили суперсварку вакуумных камер для экспериментов FAIR

Новосибирские физики изготовят супергерметичные вакуумные камеры за 10 млн евро для европейского ускорителя FAIR

Новосибирские специалисты изготовят вакуумные камеры для FAIR

Российские физики разработали супергерметичную сварку вакуумных камер для FAIR

Новосибирские специалисты изготовят вакуумные камеры для FAIR

Шов как у хирургов

Шов как у хирургов

Институт ядерной физики производит детали для ученых Германии

Супергерметичная сварка вакуумных камер повысит качество экспериментов FAIR

Супергерметичная сварка вакуумных камер повысит качество экспериментов FAIR

Новосибирский институт РАН изготовит более сотни вакуумных камер для FAIR

Новосибирский институт РАН изготовит более сотни вакуумных камер для FAIR

Гибрид от Китая и России

Похожие новости

• 25/06/2019

  Что даст Новосибирску СКИФ?

  ​Новосибирск входит в эпоху крупных инфраструктурных проектов. В ближайщей пятилетке развития — строительство ЛДС к молодёжному чемпионату и проект Академгородок 2.0. Индекс «2.

  806
• 17/09/2018

  Большой адронный коллайдер и фундаментальные вопросы науки

  Россия пока не получила ни одного заказа при модернизации Большого адронного коллайдера, хотя раньше без нее ЦЕРН обойтись в принципе не мог. Ровно десять лет назад в Европейской лаборатории ядерных исследований (ЦЕРН) был запущен Большой адронный коллайдер.

  2156
• 29/12/2017

  Области человеческих деятельности, в которых Россия входит в пятёрку лучших

  ​1. Сельское хозяйство. В 2010-е гг. Россия вернула себе позицию крупнейшего сельхозэкспортёра в мире, которую она занимала ещё в начале XX века. При этом Россия занимает лишь четвёртое место в мире по площади обрабатываемых сельхозземель.

  1688
• 25/05/2018

  Фокусирующий аэрогель поможет распознать частицы в экспериментах на будущем новосибирском коллайдере

  ​Ученые Института ядерной физики им Г.И. Будкера СО РАН разработали проект системы идентификации частиц для экспериментов на будущем новосибирском коллайдере - Супер С-Тау фабрике. Это одна из ключевых систем планируемой установки, она позволит с высокой надежностью определять типы рождающихся в эксперименте частиц.

  1308
• 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.

  2972
• 16/10/2017

  Пассажиров аэропорта Дели проверяет техника, разработанная учеными ИЯФ СО РАН

  Система рентгенографических сканеров Express Inspection, совместной разработкой которых занимался Новосибирский Институт ядерной физики им Г. И. Будкера СО РАН и Орловский завод «Научприбор», проходит апробацию в Индии.

  1359
• 26/01/2019

  Как ученые ищут темную материю в недрах Земли

  Сотни миллионов лет назад минералы под земной поверхностью могли сохранять в себе следы загадочного вещества. Осталось только до них добраться. ​Больше двух десятков подземных лабораторий, разбросанных по всему миру, заняты поиском темной материи.

  1207
• 15/08/2019

  Эксперимент Belle II пройдет с участием ученых Академгородка

  ​Эксперимент Belle II — это один из экспериментов в физике высоких энергий, работающий на передовых рубежах современной науки. Данные, полученные в результате эксперимента, позволят проверить предсказания Стандартной модели для вероятностей редких распадах B- и D-мезонов и t-лептона, улучшить точность измерения параметров нарушения симметрии между веществом и антивеществом и, возможно, обнаружить проявления новой физики.

  939
• 30/08/2018

  Новосибирские ученые знают, как разбить древность на атомы

  Озера, древние книги, иконы, кости мамонтовой фауны или доисторического человека, деревянные колоды из погребений и даже болотный торф - все эти объекты можно точно датировать, определить время их создания, появления на свет или, если речь идет о живом существе, период обитания на Земле.

  1205
• 28/02/2019

  В ЦЕРН обнаружили новую частицу, которая уточнит кварковую модель

  ​Коллаборация LHCb (CERN, Европейская организация по ядерным исследованиям), в которую входят Институт ядерной физики им. Г. И. Будкера СО РАН (ИЯФ СО РАН) и Новосибирский государственный университет (НГУ), объявила об открытии нового состояния c-кварка и анти c-кварка – частицы ψ3(1D).

  1319