«Когда идешь против ветра, главное – не останавливаться, иначе неизбежно откатишься назад», - так образно описал ситуацию со строительством ЦКП «Сибирский кольцевой источник фотонов» (СКИФ) заместитель директора по научной работе Института ядерной физики СО РАН, директор ЦКП «СКИФ» член-корреспондент РАН Евгений Левичев. Под «ветром» здесь подразумеваются не только западные санкции (хоть они и заставили немного сдвинуть сроки реализации проекта), но и сами научные задачи, которые приходится решать при создании самого мощного из действующих в мире синхротронов.
Но ученые и строители справляются. В прошлом году были изготовлены комплексы оборудования для линейного ускорителя и синхротрона-бустера, а в начале этого в ИЯФ СО РАН представили часть магнитной системы накопительного кольца. Да и на стройплощадке дела продвигаются, несмотря на холодную сибирскую зиму.
Напомним, основные составляющие ускорительного комплекса ЦКП «СКИФ» – это линейный ускоритель, синхротрон-бустер и накопительное кольцо. Сначала электроны быстро разгоняются до скорости, близкой к скорости света, а их траектория корректируется магнитной системой. Сформированные в линейном ускорителе сгустки электронов с частотой 1 Гц поступают в синхротрон-бустер, а затем, ускоренные до энергии эксперимента 3 ГэВ, инжектируются в накопительное кольцо. Там происходит накопление частиц до требуемого исследователям уровня, и пучок электронов движется по круговой орбите, формируемой поворотными магнитами, и испускает синхротронное излучение.
Сейчас идет первый этап сборки магнитной системы накопительного кольца – изготовлению и компоновке магнитов, а также специальных подставок – гирдеров. «Это финишная прямая, с окончанием изготовления накопителя будет готов весь ускорительный комплекс. У нас большой опыт в производстве оборудования для линейных ускорителей и бустерных синхротронов, наши специалисты делали такие установки раньше. А создание накопительного кольца с рекордными параметрами – это для нас новая задача. Ни мы, никто другой в мире никогда раньше не изготавливал такую установку», - подчеркнул Евгений Левичев.
Добиваться рекордных параметров и помогает магнитная система, которая связывает летящие в кольце электроны в единый пучок, а значит очень многое зависит от настройки и компоновки магнитов. Так, плоскость, на которую ставятся магнитные элементы, должна быть изготовлена с высокой точностью – 50 микрон на длине 3800 мм. 50 микрон – это примерная толщина волоса ребенка.
В системе накопительного кольца используются магниты самых разных типов. Основную функцию по формированию орбиты пучка выполняют дипольные магниты. Затем, с помощью SQ-квадрупольных магнитов проводится серия «шлифовочных» изменений, чтобы довести систему до идеального состояния. Это позволяет оператору, получив данные от систем диагностики, вводить корректирующие параметры во время настройки ускорителя.
Еще один тип магнитов, который был разработан для накопительного кольца, – секступольные магниты. Они тоже необходимы для коррекции пучка и наделения его определенными характеристиками. Секступоль может придать пучку более сложную форму за счёт того, что магнит имеет шесть полюсов, которые воздействуют на пучок.
Магнитная система накопительного кольца будет состоять из сотен магнитов этих разных типов (причем, более половины уже готовы и проверены). А необходимая точность компоновки всех этих сотен элеметов обеспечат гирдеры – сложные несущие конструкции, на которые монтируются магниты и вакуумная система.
«Помимо точности, важно также требование к виброустойчивости конструкции. Любые колебания фундамента, – например, от прошедшего на расстоянии трех километров поезда, от взрывов на угольном карьере, от проехавшего грузовика – сказываются на качестве пучка электронов. Поэтому гирдеры спроектированы нашими конструкторами так, чтобы демпфировать возможную вибрацию фундамента. Гирдер наравне с магнитами определяет качество пучка», – пояснил Евгений Левичев.
Всего для накопительного кольца потребуется 112 таких изделий трех типов – длиной от 2400 до 3800 мм и весом до 4450 кг. Гирдеры будут изготавливаться на экспериментальном производстве ИЯФ СО РАН, а также специалистами ООО «ПК «Стальтом»» (Томск), опоры под гирдеры изготовят предприятия Новосибирска и Ижевска. Ожидается, что все изделия будут готовы осенью 2024 года.
Впрочем, к монтажу первых секций накопительного кольца сотрудники ИЯФ СО РАН рассчитывают приступить уже летом. Параллельно началась работа по изготовлению второй его составляющей – вакуумных камер, по которым будет двигаться пучок электронов.
Присутствовавший на демонстрации готовых магнитных комплексов директор ИЯФ СО РАН, академик РАН Павел Логачев подчеркнул: «Мы движемся, не выбиваясь из графика, и в конце года должны будем запустить сам синхротрон и станции первой очереди». Он также напомнил, что институт является одним из ключевых исполнителей в государственной программе по строительству синхротронов и опыт, приобретенный в ходе создания оборудования для СКИФ потом будет использован и на других объектах. «Сами эти синхротроны уступают в масштабах СКИФУ, но каждый является достаточно уникальным научным комплексом и задачи, которые нам предстоит решить при изготовлении оборудования для них – не менее сложные», - добавил он.
- Войдите или зарегистрируйтесь, чтобы отправлять комментарии