На ИЯФе начали сборку синхротрона-бустера для центра СКИФ

В Институте ядерной физики им. Г.И. Будкера СО РАН стартовала сборка первых сегментов синхротрона-бустера для Центра коллективного пользования «Сибирский кольцевой источник фотонов» (ЦКП «СКИФ»). Синхротрон-бустер станет прототипом ключевого звена СКИФа и позволит получить первый электромагнитный пучок.

По словам замгубернатора Новосибирской области Ирины Мануйловой, которая проконтролировала старт работ,  объем инвестиций в оборудование составит 12,5 млрд руб. Запуск созданного прототипа намечен на июнь этого года.

 

Основные, и наиболее массивные, элементы комплекса — дипольные магниты. Самый большой из них весит 1,2 тонны.

“Магнитная система инжекционного комплекса ЦКП “СКИФ” включает в себя различные магниты”, — пояснил старший научный сотрудник ИЯФ СО РАН, кандидат технических наук Сергей Синяткин, из которых дипольные магниты являются главными и самыми сложными, поскольку выполняют сразу несколько функций: формирование замкнутой орбиты, фокусировку пучка и некоторые другие, причем в большом диапазоне энергии пучка от 200 МэВ до 3000 МэВ.

От качества работы этих магнитов зависит эффективность работы и основного накопительного кольца СКИФ, в том числе, достижение рекордных параметров этого источника фотонов последнего, четвертого поколения.

Дипольные магниты бустера делятся на два типа – фокусирующие (их 28 штук) и дефокусирующие (их 32). Магниты состоят из верхней и нижней половин, на которые намотаны катушки из толстой медной шины, по которым течет ток с силой более 800 А, создающий на орбите мощное магнитное поле, поворачивающее пучок электронов с энергией три миллиарда электрон-вольт.

Ускоритель позволяет изучать структуру любого вещества вплоть до атомов, поэтому спектр применения СКИФа – необычайно широк.  Так, главный научный сотрудник Института археологии и этнографии СО РАН, член-корреспондент РАН. Наталья Полосьмак рассказывала, что образцы волос и ногтей мужчин и женщин, а также шерсти коней, которые были похоронены вместе «замерзших» могилах пазырыкской культуры Горного Алтая, были изучены методом рентгеновской флуоресценции с использованием синхротронного излучения на станции элементного анализа в Сибирском центре синхротронного излучения Института ядерной физики на установке ВЭПП-3. В результате были получены ценные данные о пищевых предпочтениях, обычиях и традициях этого древнего народа.

Какие открытия будут сделаны на будущей установке? Возможно, ученые помогут авиастроителям. По словам завлабораторией лазерных технологий Института теоретической и прикладной механики СО РАН, к.т.н. Александра Маликова, на СКИФе можно проводить испытания сварного шва металла – так, чтобы понимать и управлять процессами зарождения трещин в металлических частях самолета.

Физики ИЯФ считаются одними из лучших разработчиков ускорителей заряженных частиц в мире. Основатель института академик Будкер еще в 1960-е ставил перед научным коллективом самые амбициозные задачи, и именно в Новосибирске был построен один из первых коллайдеров в мире.  ВЭП-1 из ИЯФ — прапрадед Большого адронного коллайдера в ЦЕРН.

По словам замдиректора по научной работе ИЯФ, директора ЦКП “СКИФ” Евгения Левичева, на 90% оборудование будет собираться из российских комплектующих. Тем не менее, отметил он, часть материалов была приобретена в Европе – для ускорения процесса, хотя российские предприятия способны произвести все необходимые компоненты.  Ящики с оборудованием, установленные в цехе, прибыли не только из Европы – например, на некоторых написано “made in canada”.

Конечной точкой сбора всех элементов станет наукоград Кольцово, где в итоге планируется развернуть объект и начать его тестовые испытания.

Когда-то эта фотография станет исторической – пустое поле, на котором едва показалась первая весенняя травка, и – щит с “паспортом объекта”. Мэр Кольцово Николай Красников сравнил будущий СКИФ со вторым крылом для наукограда. “Первое крыло – это центр “Вектор” и те компании, которые он породил. И вот “выросло” еще одно — СКИФ и сообщество, которое он притянет. Поэтому многие наукограды нам сейчас по-белому завидуют, ведь у нас баланс легендарного прошлого, бурного настоящего и захватывающего будущего”,  – рассказывал он пресс-службе проекта в апреле этого года.

 

Визуализация, на которой показано, как будет выглядеть готовый центр. По словам Ирины Мануйловой, для успешной работы ученых не только строится СКИФ, но также создается “сопутствующая инфраструктура, в том числе, социальная, транспортная”.

Первоначально предполагалось собрать часть линейного ускорителя, которую называют «электронной пушкой» уже в конце 2021 года. Такие сроки озвучивались в ноябре 2020 года, когда ИЯФ подписал контракт с Институтом катализа имени Борескова, согласно которому ИЯФ будет создавать всё техническое оборудование для строящегося под Новосибирском синхротрона. На тот момент проектирование СКИФа было близко к завершению,  и планировалось уже весной 2021 года начать строительство первых зданий ускорителя.

Строгие меры безопасности на мероприятии сочетаются с  открытостью создания ускорителя. Так, на ящиках с оборудованием прикрепили чертежи с подробными планами ускорителя (впрочем, они есть и в интернете).

 

ЦКП «СКИФ» — уникальный по своим характеристикам источник синхротронного излучения поколения «4+» с энергией 3 ГэВ (электро̀нво́льт — внесистемная единица энергии, используемая в атомной и ядерной физике), который создается в рамках национального проекта «Наука и университеты» и программы «Академгородок 2.0» в наукограде Кольцово Новосибирской области как элемент современной отечественной сети установок класса «мегасайенс». ЦКП «СКИФ» будет включать 30 экспериментальных станций, в год исследования на них смогут проводить до 2 тысяч  ученых из России и зарубежных стран.

Проект реализуется в рамках национальной программы «Наука и университеты» и во исполнение Указа президента России от 25 июля 2019 года. Заказчиком и застройщиком ЦКП «СКИФ» выступает ФИЦ «Институт катализа им. Г. К. Борескова СО РАН». Единственный исполнитель по изготовлению и запуску технологически сложного оборудования для ЦКП «СКИФ» – Институт ядерной физики им. Г. И. Будкера СО РАН. 

Сейчас в России есть синхротроны поколений 1 и 2+. Установка ЦКП “СКИФ”, относящаяся к поколению 4+, позволит изучить атомную структуру веществ . По сравнению с синхротронами предыдущих поколений, “СКИФ” будет обладать улучшенными характеристиками. Установка позволит генерировать синхротронное излучение с меньшими размерами пучка, более высокой интенсивностью и намного более высокой спектральной яркостью.

Фото: SibRu.com, пресс-служба правительства НСО