27.10.22

Разминка для электронов

В Институте ядерной физики СО РАН получили первый пучок электронов, аналогичный тому, который будет действовать в ЦКП «СКИФ».

Магниты линейного ускорителя, собранного на площадке Института ядерной физики СО РАН.

Из пушки — по частицам

В окне компьютерной программы — изображение, полностью совпадающее с известной картиной Малевича. Потом в её центре появляется белая точка. Она растёт и за каких-то полминуты становится большим белым пятном. На лицах наблюдающих за монитором — чувство удовлетворения. Дело в том, что это белое пятно и есть тот самый пучок электронов, который через пару лет будет давать работу множеству исследователей на Сибирском кольцевом источнике фотонов. А сейчас, 25 октября 2022 года, первое рождение пучка состоялось в лаборатории Института ядерной физики СО РАН, где и ведутся работы по созданию оборудования для СКИФа. Пока что здесь собран только линейный ускоритель, он же «Линак-20», но и этого достаточно, чтобы «обкатать» процесс. В полностью готовом источнике фотонов из линейного ускорителя пучок электронов будет поступать в накопительное кольцо (бустер), а потом в синхротрон, где достигнет скорости, близкой к скорости света.

Для моделирования условий, которые будут созданы на СКИФе, в ИЯФ отвели специальное помещение, где за стеной для радиационной защиты разместился ускоритель. Точнее, его первая очередь. Сейчас главная задача учёных-ядерщиков — показать, что спроектированная ими и собранная на опытном производстве ИЯФ установка действительно способна сгенерировать пучок электронов с заданными параметрами. По сути, вся работа СКИФа будет основана именно на таком сгустке электронов.

Сейчас в институте изготовлены уже все элементы ускорителя, но пока полностью этот компонент источника фотонов не собран, так как некоторые его части надо испытывать отдельно. Ключевой элемент ускорителя — СВЧ-пушка, в ней-то и происходит рождение электронов, там же и формируется пучок с энергией 0,8 МэВ — той самой, которая и была рассчитана учёными перед началом работы с первым пучком. Опыт создания подобной пушки для специалистов ИЯФа — тоже первый.

— Мы можем не только ускорять пучок, но и управлять им благодаря СВЧ-пушке и находящемуся в ней катодно-сеточному узлу. Мы можем варьировать заряд и некоторые параметры пучка — это всё будет важно для работы СКИФа. Следующим этапом нашей работы станет получение сформированного пучка в конце линейного ускорителя. В этом случае мы окончательно сможем сказать, что наше оборудование полностью работает, — поясняет один из руководителей проекта, заведующий лабораторией Алексей Левичев.

Специалисты проверили работу систем термостабилизации и диагностики, а также магнитную систему. Возможности последней, как показала проверка, оказалось достаточно, чтобы довести пучок до конца ускорителя, а термостабилизация удерживает заданную температуру СВЧ-пушки с точностью до десятой доли градуса Цельсия.

Через месяц в ИЯФ предполагают разогнать полученный пучок до энергии уже в 50 МэВ. Когда этот же процесс будет запущен уже на самом СКИФе, то, как заметил директор его заказчика и застройщика — Института катализа СО РАН академик РАН Валерий Бухтияров, в первой части линейного ускорителя пучок электронов получит энергию до 20 МэВ, на выходе из линейного ускорителя она достигнет 200 МэВ, а в бустерном синхротроне, по которому пучок будет летать 24 часа в сутки семь дней в неделю, его энергия составит 3 ГэВ.

Главное — начать

Заведующий лабораторией Алексей Левичев и научный сотрудник института Данила Никифоров наблюдают за формированием пучка электронов.

Как отмечает директор ИЯФ академик РАН Павел Логачёв, пройденный в конце октября этап формирования пучка — самый сложный, все последующие будут уже легче. На получившийся результат работало множество предприятий. Хотя львиная доля в изготовлении оборудования, процентов 90, принадлежит экспериментальному производству самого института, к этой работе приложили руку и новосибирская «Триада-ТВ», создавшая высокочастотные усилители для СВЧ-пушки, и Бердский электромеханический завод, и Воткинский завод, где делают специальные подставки-гирдеры для бустера и транспортных каналов. Кроме них, в проекте участвуют новосибирские СибНИА имени С. А. Чаплыгина и предприятие «Катод», казанский «Вакууммаш» и другие предприятия.

Впереди ещё один важнейший этап — написание программного обеспечения, которым будет управляться весь ускорительный комплекс СКИФа. Это надо будет сделать за год-полтора. Это тоже огромный пласт работы: для управления каждой подсистемой и каждым элементом оборудования — от источников питания до измерительных систем и диагностики пучка — потребуется множество программ.

Напомним, что СКИФ строится в Новосибирской области в рамках национального проекта «Наука и университеты» и во исполнение президентского указа от 25 июля 2019 года, поэтому работа новосибирских ядерщиков находится под пристальным вниманием как федеральных властей, так и правительства Новосибирской области, а одним из свидетелей рождения первого пучка стала замгубернатора региона Ирина Мануйлова.

— Пучок, который зарождается сегодня, соответствует тем параметрам, которые были заданы расчётным путём для собранной установки. Проверка на соответствие выдержана, а это значит, что созданное уникальное сверхточное оборудование соответствует всем заданным характеристикам. Проект СКИФ — не просто пилотный проект программы «Академгородок 2.0», а прорыв для всей страны, — подчеркнула Ирина Мануйлова.

КСТАТИ
На выходе из линейного ускорителя должно быть сформировано 55 сгустков электронов с периодом 5,6 наносекунд, а длина каждого из этих сгустков будет составлять несколько миллиметров.
Плюс один год

Помощник директора по реализации проекта СКИФ Сергей Гуров, директор Института катализа СО РАН Валерий Бухтияров и научный руководитель направления СИ в ИЯФ Геннадий Кулипанов обсуждают детали работы.

Подготовка оборудования для СКИФа сейчас заметно опережает собственно строительные работы на площадке у наукограда Кольцово, хотя и они тоже идут по графику. Правда, его пришлось скорректировать. Изначально планировалось, что СКИФ заработает в конце декабря 2023 года, но сейчас речь идёт уже о декабре 2024 года и выходе на полноценную эксплуатацию источника фотонов в начале 2025 года, когда откроются шесть испытательных станций первой очереди. Как отмечает Валерий Бухтияров, в России изготавливается более 90% оборудования, однако отдельные компоненты мы продолжаем закупать за рубежом через различные схемы.

Разумеется, на первых порах после запуска СКИФа международное сотрудничество на этой установке поколения 4+ будет осуществляться только с представителями стран, считающихся «дружественными», но создатели источника фотонов верят, что эта ситуация рано или поздно изменится. В конце концов, даже сейчас, как рассказал директор ИЯФ, новосибирские специалисты продолжают выезжать в командировки на европейскую установку ЦЕРН и коллайдер в японском городе Цукуба, поскольку только они могут управлять установленным там российским оборудованием и обслуживать его. А СКИФ, по словам Павла Логачёва, — «национальная история на 99 процентов, мы делали его для России, и участие зарубежных учёных может быть здесь только некой вишенкой на торте, чтобы мы могли привлекать на лучшую в мире машину лучшие мировые идеи наших коллег».

Виталий СОЛОВОВ | Фото Валерия ПАНОВА
back

Материалы по теме:

12.01.23 Как рождается нейтрон?

В новосибирском Институте ядерной физики впервые в мире смогли измерить структуру нейтрона и антинейтрона на самом пороге рождения этой необычной пары микрочастиц

26.08.22 Шесть плюс два

Два года остаётся до начала работы первых исследовательских станций СКИФа: чем там займутся учёные?

18.05.22 Летят электроны

Оборудование для СКИФа строится: чем новосибирским ядерщикам помогают специалисты из Удмуртии и как учёные преодолевают западное эмбарго на поставку техники?

03.03.22 Усилительная пятёрка

Пять из десяти усилителей мощности для Сибирского кольцевого источника фотонов переданы изготовителем Институту катализа СО РАН

01.03.22 СКИФская триада

Первая партия технологического оборудования СКИФа передана Институтом ядерной физики Институту катализа СО РАН

28.02.22 Всё пучком

В 2021 году НГТУ сформировал энергетический консорциум и начал участвовать в проектировании СКИФа

24.02.22 Дорога к СКИФу

Первый крупный объект дорожного строительства проекта «Академгородок 2.0» завершат в 2023 году

11.01.22 Пионы в моменте

Ловушки для плазмы, борьба с раком и тайны движения мельчайших частиц: что ещё разрабатывают сегодня в ИЯФ?

26.08.21 На пределе яркости

Стела в виде фотона с капсулой времени стала первым готовым объектом на территории «СКИФа»

25.08.21 СКИФская эпоха: начало

«Технопром-2021» начался с официального старта строительства Сибирского кольцевого источника фотонов

28.06.21 Вначале был магнит

Институт ядерной физики СО РАН представил первые магниты, которые будут работать на Сибирском кольцевом источнике фотонов

07.06.21 Мегаконтракт для науки

Уникальное оборудование для СКИФ спроектируют только учёные Института ядерной физики СО РАН

29.01.21 Катализатор прогресса

Молодёжные лаборатории, сверхмощные микроскопы, подготовка к строительству «СКИФ»: почему к деятельности Института катализа СО РАН приковано особенное внимание?

11.01.21 Индекс Гирша

Пересмотр Стандартной модели, лечение рака и установка для СКИФ: Институт ядерной физики СО РАН подвёл итоги работы в 2020 году

Новости  [Архив новостей]

x

Сообщите вашу новость:


up
Яндекс.Метрика