Сделали сами

Линейные ускорители – ключевой элемент целого ряда научных установок – синхротронов, коллайдеров, источников излучения. Один из них будет запускать пучок частиц в Сибирском кольцевом источнике фотонов (СКИФ), что строится в Кольцово. Когда проект СКИФ еще только проходил конкурсный отбор, одним из главных его преимуществ называли высокую степень локализации производства комплектующих и оборудования для этой уникальной установки класса «мега-сайнз». И после того, как Запад развязал против России санкционную войну, это сыграло свою роль. Как отмечают руководители проекта – большая часть закупок импортного оборудования была вызвана не тем, что его не могут произвести в нашей стране, а желанием разгрузить собственные производственные мощности и, тем самым, сократить сроки создания СКИФа. В результате, после разрыва контрактов рядом западных компаний, строительство не прекратилось, лишь сроки сдачи объекта пришлось сдвинуть на год.

Но все же не обошлось без необходимости решить ряд технологических проблем и главная из них связана с клистронами. Чтобы разогнать пучок частиц почти до скорости света линейному ускорителю требуется очень большая импульсная сверхвысокочастотная (СВЧ) мощность – около 50 МВт – это если бы одновременно включили 50000 современных электроплит, говорят ученые. Эту мощность обеспечивает высокочастотный усилитель – клистрон, без которого не обходится ни один крупный ускорительный проект. По сути, это преобразователь энергии электронов в энергию СВЧ-колебаний. Небольшая СВЧ мощность, 500 Ватт, которая подается на вход клистрона, на выходе усиливается в сто тысяч раз.

Клистроны с необходимыми СКИФ параметрами производятся только в CPI (США), французской Thales и японской компанией Canon, с которой и был заключен контракт на поставку оборудования. В прошлом году японцы отказались от сотрудничества, две других компании тоже не хотели участвовать в проектах, реализуемых на территории России. Поэтому специалисты ИЯФ СО РАН были вынуждены разработать собственную технологию создания этих устройств. Результаты их работы были представлены на пресс-конференции, прошедшей 30 мая в Институте ядерной физики СО РАН имени Г.И. Будкера.

«Сомнения в том, что у нас получится, не было, но было важно уложиться в сроки создания синхротрона. Спустя год мы действительно имеем этот клистрон, он работает уже два месяца», – рассказал директор ЦКП СКИФ, заместитель директора ИЯФ СО РАН член-корреспондент РАН Евгений Левичев.

Пучок электронов, который группируется в клистроне, и СВЧ мощность, которая выходит в волноводе. ФОто пресс-службы ИЯФ СО РАН По словам ученого решить задачу удалось благодаря имевшимся у новосибирских физиков наработкам в этой области. «Клистрон – довольно сложное устройство, мы работали над его созданием в фоновом режиме много лет, но поскольку раньше его можно было купить, и у нас не было строгой мотивации. Санкции заставили нас как следует взяться за это дело, и у нас получилось, и получилось неплохо», - подытожил он. Вообще, как отметил директор ИЯФ СО РАН, академик РАН Павел Логачев, опыт, приобретенный сотрудниками института в результате выполнения работ в рамках ряда крупных международных проектов (напомним, ИЯФ участвовал в строительстве установки ИТЕР и Большого адронного коллайдера, а также в ряде других, не менее масштабных и сложных объектов) позволяет сегодня самостоятельно изготавливать сложнейшее оборудование для российских установок класса «мега-сайнз». И это вполне можно рассматривать как ответ на вопрос – а в чем была польза для страны от этого сотрудничества.

В частности, как отметили на пресс-конференции, клистрон был единственным недостающим звеном в полном цикле производства линейных ускорителей электронов и позитронов высокой энергии в России, и сейчас РФ располагает полностью отечественной технологией. В настоящий момент на прототипе клистрона, созданного в ИЯФ СО РАН, достигнута проектная СВЧ мощность 50 МВт. Он работает надежно, и производство института приступило к изготовлению серийных приборов, полностью закрывающих потребности СКИФ.

Напомним, Старт синхротрона СКИФ запланирован на 2024 год и на сегодня не осталось ни одного «проблемного пункта» в списке необходимого оборудования, что вселяет уверенность в соблюдении запланированных сроков строительства. Полным ходом идет строительство, разработка оборудования для синхротрона и станций первой очереди.

«В настоящее время осуществляется синхронизация работ ИЯФ СО РАН по изготовлению оборудования и строительно-монтажных работ, чтобы в середине 2024 года прийти к возможной сборке инжекционного, а затем и основного накопительного комплекса. Предполагается осуществить запуск установки до конца 2024 года», – рассказал еще один участник пресс-конференции, директор Института катализа им. Г. К. Борескова СО РАН академик РАН Валерий Бухтияров.

Павел Логачев отметил, что технология производства клистронов, освоенная в ИЯФ, имеет значение не только для строительства СКИФ: «В России технология может быть востребована при создании проектируемых источников синхротронного излучения КИСИ-Курчатов, РИФ, СИЛА, для электрон-позитронного коллайдера Супер С-тау фабрика, источника комптоновского излучения в Сарове, источника нейтронов в Дубне». А Евгений Левичев добавил, что есть перспективы и на внешних рынках. «Подобные установки строят многие страны и у них вызвало интерес появление на рынке еще одного производителя необходимого оборудования. Еще одно наше преимущество в том, что мы умеем выпускать широкий спектр оборудования и предложить изготовление станций, что называется «под ключ». Причем, по вполне конкурентоспособным ценам», – подчеркнул ученый.

Сергей Исаев