Ванна для змейки
Зачем магниты для СКИФа охлаждать до температуры, близкой к абсолютному нулю? Специалисты ИЯФ СО РАН раскрывают тайны.
Процесс установки магнита в криостат.
Сибирский кольцевой источник фотонов, строительство которого возле наукограда Кольцово находится на постоянном контроле правительства Новосибирской области, всё больше походит на огромный конструктор, для которого появляется всё больше деталей. В один прекрасный момент они все сольются в единое целое на нынешней стройплощадке, а пока их «дом» — стены научно-исследовательских институтов и заводских цехов, где все эти детали появляются на свет. Однако создатели не дают им спокойно «отлежаться», подвергая различным испытаниям. К очередным таким испытаниям приступили на минувшей неделе в Институте ядерной физики СО РАН имени Г. И. Будкера — началась проверка параметров работы сверхпроводящего магнита для первого вигглера ЦКП «СКИФ».
Что такое «вигглер»? Сначала напомним, что главное назначение СКИФа — «разгонять» до скорости света пучок электронов, который будет летать по кольцу с длиной окружности в полкилометра, для того чтобы с создаваемой этим пучком энергией в виде синхротронного излучения работали учёные — каждый со своими целями. А чтобы часть энергии пучка превращалась в это излучение, пучок надо заставлять двигаться не просто по кругу, а по извилистой траектории. Для этого и используются устройства, названные вигглерами (или змейками в переводе с английского) и создающие специальное магнитное поле.
— Магнит состоит из большого количества электромагнитных полюсов, на каждом из них магнитное поле меняет своё направление, и пучок электронов поворачивает то в одну, то в другую сторону. При каждом повороте от него отрывается часть электромагнитного поля — чем больше угол поворота, тем больше этот отрываемый кусок, который потом попадает на исследовательские станции, — рассказывает заведующий лабораторией ИЯФ СО РАН доктор технических наук Виталий Шкаруба.
— Магнитное поле в вигглере создаётся за счёт использования провода из сплава титана и ниобия. Чтобы этот провод стал сверхпроводником, его надо охладить до температуры 4 кельвина или 269 градусов ниже нуля по Цельсию, после чего он позволит пропускать ток очень большой силы — свыше 1 000 ампер при диаметре провода меньше миллиметра. Этот провод изготавливается на российском предприятии структуры Росатома и имеет такие рекордные параметры, которые сейчас не может обеспечить никто в мире, — добавляет Виталий Шкаруба.
В криостате магнит проведёт неделю, и за это время учёные измерят различные параметры создаваемого магнитного поля и сопоставят их с предварительными расчётами. Чем ближе друг к другу окажутся эти показатели — тем лучше.
На самом СКИФе, правда, жидкий гелий для охлаждения магнита до нужной кондиции использоваться не будет — он обладает свойством испаряться, а регулярная дозаправка обойдётся слишком дорого. Поэтому в институте разработали особый «сухой» криостат — магнит внутри него будет подвешен в вакууме, а нужный холод станут производить специальные холодильные машины, работающие в разных температурных режимах (но ни один из них не будет «теплее», чем –200 градусов по Цельсию). Эти криостаты смогут работать без остановки по несколько лет.
Станций первой очереди в ЦКП «СКИФ» будет пять, ожидается, что заработают они в 2024 году, и для каждой из них понадобится по вигглеру. По словам Виталия Шкарубы, все они будут изготовлены и испытаны в течение года, чтобы, как только на стройплощадке СКИФа будет возведено здание ускорителя, оставалось только перевезти готовые устройства туда и установить на предназначенные для них места.
Материалы по теме:
![](/uploads/cgblog/id87029/15--1-min.jpg)
Удержать плазму и проникнуть в недра нейтрона: чем занимались учёные в Институте ядерной физики СО РАН в 2023 году?
![](/uploads/cgblog/id84249/21--2-min.jpg)
В фундамент одного из главных зданий Сибирского кольцевого источника фотонов начали заливать бетон
![](/uploads/cgblog/id82223/0201m.jpg)
В регионе начали выпускать высокоточные детали для создания установки класса «мегасайенс»
![](/uploads/cgblog/id81769/1201m.jpg)
В новосибирском Институте ядерной физики впервые в мире смогли измерить структуру нейтрона и антинейтрона на самом пороге рождения этой необычной пары микрочастиц
![](/uploads/cgblog/id80658/1302m.jpg)
В Институте ядерной физики СО РАН получили первый пучок электронов, аналогичный тому, который будет действовать в ЦКП «СКИФ»
Два года остаётся до начала работы первых исследовательских станций СКИФа: чем там займутся учёные?
![](/uploads/cgblog/id78148/11-02-main.jpg)
Оборудование для СКИФа строится: чем новосибирским ядерщикам помогают специалисты из Удмуртии и как учёные преодолевают западное эмбарго на поставку техники?
![](/uploads/cgblog/id76999/06-00-main.jpg)
Пять из десяти усилителей мощности для Сибирского кольцевого источника фотонов переданы изготовителем Институту катализа СО РАН
![](/uploads/cgblog/id76957/03-01-main.jpg)
Первая партия технологического оборудования СКИФа передана Институтом ядерной физики Институту катализа СО РАН
![](/uploads/cgblog/id76919/04-02-main.jpg)
В 2021 году НГТУ сформировал энергетический консорциум и начал участвовать в проектировании СКИФа
![](/uploads/cgblog/id76878/03-01-main.jpg)
Первый крупный объект дорожного строительства проекта «Академгородок 2.0» завершат в 2023 году
![](/uploads/cgblog/id76182/08-01-main.jpg)
Ловушки для плазмы, борьба с раком и тайны движения мельчайших частиц: что ещё разрабатывают сегодня в ИЯФ?
![](/uploads/cgblog/id74296/3--1.jpg)
Стела в виде фотона с капсулой времени стала первым готовым объектом на территории «СКИФа»
![](/uploads/cgblog/id74274/07-1-main.jpg)
«Технопром-2021» начался с официального старта строительства Сибирского кольцевого источника фотонов
![](/uploads/cgblog/id73402/12-main.jpg)
Институт ядерной физики СО РАН представил первые магниты, которые будут работать на Сибирском кольцевом источнике фотонов
![](/uploads/cgblog/id73083/13-1-main.jpg)
Уникальное оборудование для СКИФ спроектируют только учёные Института ядерной физики СО РАН
![](/uploads/cgblog/id71126/11_02_main.jpg)
Молодёжные лаборатории, сверхмощные микроскопы, подготовка к строительству «СКИФ»: почему к деятельности Института катализа СО РАН приковано особенное внимание?
![](/uploads/cgblog/id70851/11_01_main.jpg)
Пересмотр Стандартной модели, лечение рака и установка для СКИФ: Институт ядерной физики СО РАН подвёл итоги работы в 2020 году