Новосибирск и Новосибирская область: свежие новости, объективный анализ, актуальные комментарии

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.