Начаты работы по компоновке магнитной системы накопительного кольца синхротрона СКИФ
- 14.02.2024
Накопительное кольцо синхротрона Центра коллективного пользования «Сибирский кольцевой источник фотонов» (ЦКП «СКИФ») – ключевая часть ускорительного комплекса. Здесь пучки электронов движутся по круговой орбите, которая формируется поворотными магнитами, и испускают синхротронное излучение. Специалисты Института ядерной физики им. Г. И. Будкера СО РАН (ИЯФ СО РАН) приступили к первому этапу сборки магнитной системы накопительного кольца – изготовлению и компоновке магнитов, а также специальных подставок – гирдеров. На настоящий момент готовы корректирующие магниты, а также прототипы трех видов гирдеров. Изготовление и компоновка элементов накопительного кольца – это начало завершающего этапа строительства синхротрона. Его сложность в том, что существенная часть этого оборудования никогда ранее не изготавливалась ни одной организацией в мире.
Основные составляющие ускорительного комплекса ЦКП «СКИФ» – линейный ускоритель, синхротрон-бустер и накопительное кольцо. В линаке электроны быстро набирают скорость, близкую 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.
«Из экспериментального производства Института ядерной физики, – прокомментировал заместитель директора по научной работе ИЯФ СО РАН, директор ЦКП «СКИФ» член-корреспондент РАН Евгений Левичев, – уже выходят изделия для накопительного кольца, и это очень важно для проекта, 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. Между тем, от накопительного кольца зависит достижение тех параметров, которые делают наш проект уникальным. Например, мы впервые применяем магниты с обратным углом поворота – именно они позволяют получить столь малый эмиттанс при относительно небольшом периметре кольца».
Эти уникальные магниты еще в работе, но уже полностью изготовлены другие магниты, которые осуществляют нацеливание пучка и управляют его формой (т.н., дипольные и skew-корректоры).
Кроме того, созданы первые образцы гирдеров (от англ. girder – станина, ферма, опора) для магнитной системы накопительного кольца. Гирдеры – это сложные несущие конструкции, на которые монтируются магниты и вакуумная система. От их качества наряду с магнитами зависит достижение необходимых параметров работы установки. Дело в том, что их 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.
«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», – прокомментировал 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.
Центр коллективного пользования «СКИФ» – источник синхротронного излучения поколения 4+. Установка сооружается в Новосибирской области в рамках национального проекта «Наука и университеты» и во исполнение Указа президента России от 25 июля 2019 года. Реализация проекта находится на особом контроле полномочного представителя Президента Российской Федерации в Сибирском федеральном округе.
Заказчиком и застройщиком ЦКП «СКИФ» выступает ФИЦ «Институт катализа им. Г. К. Борескова СО РАН». Проектирует объект Центральный проектно-технологический институт (АО «ЦПТИ», входит в топливную компанию Росатома «ТВЭЛ»). Генеральным подрядчиком выступает «Концерн Титан-2», входящий в структуру Росатома. Единственный исполнитель по изготовлению и запуску технологически сложного оборудования для ЦКП «СКИФ» — Институт ядерной физики им. Г. И. Будкера СО РАН. Завершение строительно-монтажных и пусконаладочных работ по всем объектам ЦКП «СКИФ» намечено на декабрь 2024 года.
Фото: Александра Малыгина, ЦКП "СКИФ".