В разгар празднования Дня науки, который для Академгородка уже устойчиво можно называть Неделей, а то и Декадой (судя по программе и количеству заявленных мероприятий) в Институте ядерной физики имени Г.И. Будкера СО РАН запустили испытания первого из серии важных узлов для «СКИФ».
Как известно, Сибирский кольцевой источник фотонов (ЦКП «СКИФ») представляет собой гигантский ускоритель электронов, предназначенный для генерации мощных пучков рентгеновского излучения. Это и делает его уникальным инструментом, позволяющим физикам, химикам, биологам, специалистам по материаловедению и другим ученым изучать структуру различных объектов с нанометровым разрешением. Его еще называют «универсальным супермикроскопом», а отнесение установки к классу «четыре плюс» означает, что она будет самой мощной в мире. Пока не построят установку класса «пять», что, конечно, ожидается, но только к концу 2020-х годов.
Для достижения заявленных параметров работы «СКИФ» необходимо, чтобы сгенерированный пучок был предельно ярким и интенсивным.
«Получить от пучка требуемые характеристики возможно лишь заставив его двигаться по извилистой траектории. Для этого мы используем специальные устройства, создающие на пути электронов магнитное поле специальной конфигурации. Эти устройства называют «змейкой», или, чаще – вигглерами (от англ. wiggle – покачиваться)», - рассказал заведующий лабораторией Института ядерной физики СО РАН, д.т.н. Виталий Шкаруба, руководивший процедурой испытаний первого такого прибора.
Всего их до конца года будет изготовлено пять – по одному на каждую пользовательскую станцию первой очереди.
Вигглер как бы «снимает» часть энергии электронного пучка в виде синхротронного излучения, которое затем используется как инструмент в работе пользовательских станций.
Данное оборудование является очень сложным и нестандартным, при его постройке сотрудникам ИЯФ СО РАН пришлось решить ряд сложнейших научных и инженерных проблем.
Как, отмечают ученые, отказ от обычных, «теплых» электромагнитов позволяет получать существенно более высокие магнитные поля, и, следовательно, генерировать более интенсивное излучение. Но это в свою очередь поставило ряд новых задач. Например, как добиться, чтобы «холодное» устройство могло пропускать очень большие токи при охлаждении до низких температур. Для этого использовали обмотку из сверхпроводящего провода, которую изготавливает одно из предприятий ГК «Росатом».
Другая задача – а как, собственно, охладить электромагнит до нужной температуры. Традиционное решение – криостат с жидким гелием во-первых достаточно дорогое в обслуживании (речь шла о нескольких дополнительных миллионах рублей на обеспечение работы каждой из пользовательских станций, а их предполагается более 20). А еще их обслуживание предполагает регулярные перерывы на техобслуживание, которые потребуют остановки работы всей станции. Поэтому сотрудники ИЯФ СО РАН разработали оригинальную конструкцию «сухого» криостата, внутри которого в вакууме будет подвешен вигглер. Такой криостат не требует дорогостоящей «заправки», да интервалы между ТО значительно увеличились.
Сложной задачей стала и сама сборка устройства. «Размер вигглера два метра, а точность его изготовления по всей длине должна быть не менее 20 микрон, что в два-три раза тоньше человеческого волоса. Мы научились компенсировать неточности изготовления, используя специальные токи коррекции. Вкупе со сложным математическим алгоритмом, который также разработан нами, такая коррекция позволяет получать магнитное поле правильной геометрии даже не в самых качественных катушках, а значит – обеспечить работу исследовательской станции установки на должном уровне», - отметил Виталий Шкаруба.
Первый вигглер уже собран и теперь его на неделю поместят в сосуд с жидким гелием, чтобы проверить его параметры в условиях, максимально приближенных к реальным. Ученые тщательно измерят вырабатываемое им магнитное поле и сравнят с предполагаемыми характеристиками. Пока все эти работы ведутся на одной из производственных площадок ИЯФ СО РАН. В дальнейшем, когда будет завершено строительство комплекса зданий «СКИФ», подобные испытания будут проводить уже на месте.
Сергей Исаев
- Войдите или зарегистрируйтесь, чтобы отправлять комментарии