В Сибири полным ходом идёт строительство основания под уникальную научную установку. Это сооружение будет иметь колоссальное влияние на развитие прикладных научных исследований во всем мире.
Самый яркий в мире «фонарик»
В августе 2021 года под Новосибирском началось строительство Центра коллективного пользования «СКИФ» — Сибирского кольцевого источника фотонов. Проект был запущен в 2018 году по инициативе президента России Владимира Путина. В рамках программы будет построено несколько синхротронов, но главным из них будет СКИФ, о котором мы расскажем далее.
Синхротрон — вакуумная кольцевая труба, в которой электроны, ускоренные до скорости света, поворачивают под действием магнитного поля и создают синхротронное излучение. Это излучение направляют на опытные образцы материалов и изучают отклик, порожденный их взаимодействием.
СКИФ будет первым в мире синхротроном поколения 4+ с энергией 3 ГэВ. В настоящее время самые совершенные источники синхротронного излучения относятся к 4-му поколению. Они расположены в Швеции, Франции и Бразилии.
Его отличие от предшественников в том, что он будет давать самый яркий пучок фотонов. Наукоград Кольцово, где строится объект, уже стали называть самым ярким местом на Земле. Если провести аналогию с карманным фонариком, то процесс можно представить так: осветить небольшой предмет и увидеть его четкие очертания трудно при работе с большим фонарем, так как поток фотонов рассеивается.
Источник света должен быть соразмерен предмету. Также необходимо, чтобы угловая расходимость луча была наименьшей, чтобы фотоны не рассеивались. Произведение размера источника фотонов на угловую расходимость луча называется эмиттансом. Чем сильнее ток в источнике и меньше эмиттанс, тем ярче луч, а значит, лучше качество получаемых изображений и выше скорость проведения экспериментов. У СКИФа будет высокий электронный ток — 400 мА и рекордно низкий эмиттанс — 75 пм рад.
Самый амбициозный отечественный IT-проект SFERA создает цифровую экосистему будущего. Релиз уже скоро. Узнайте подробности по ссылке. Проект открыт для инвестирования. Благодарим за поддержку!
Мощнее, лучше, нужнее
На данный момент в России работают два синхротрона: в новосибирском Институте ядерной физики СО РАН (1-го поколения) и в московском НИЦ «Курчатовский институт» (2-го поколения). Российским ученым приходится ездить в иностранные центры, но это дорого и требует больших затрат сил и времени. На исследования приходится подавать заявку, подробно описывать эксперимент и долго ждать одобрения. Появление собственного современного излучателя расширит возможности ученых.
Кроме того, строится синхротрон, а не коллайдер, как за границей. Их основное отличие в том, что из-за особенностей работы коллайдер больше подходит для фундаментальных исследований. В свою очередь синхротрон решает широкий спектр прикладных задач. С его помощью можно будет заглянуть внутрь исследуемого образца и увидеть его структуру вплоть до атомов или просмотреть в замедленной съемке быстротекущие процессы. Это может быть взаимодействие вируса с лекарственным препаратом или распространение ударной взрывной волны.
СКИФ поможет разрабатывать новые лекарственные препараты, композитные материалы, исследовать аккумуляторы, полупроводники, катализаторы, позволит проводить эксперименты для усовершенствования технологий во всех отраслях: от лесопромышленной до микроэлектроники. Он обеспечит российский технологический суверенитет на ближайшие десятилетия.
Лучшие умы на страже будущего страны
Более 80% оборудования научного центра будет произведено в России. Символично то, что над проектом Центра коллективного пользования (ЦКП) «Сибирский кольцевой источник фотонов» коллективно работают лучшие научные центры страны.
Институт катализа им. Г. К. Борескова СО РАН и Институт гидродинамики им. М. А. Лаврентьева СО РАН создают технологическое оборудование экспериментальной станции «Быстропротекающие процессы».
Институт ядерной физики им. Г. И. Будкера СО РАН (ИЯФ СО РАН) уже собирает первые сегменты синхротрона-бустера, специальные подставки (гирдеры) для них производит «Воткинский завод». В создании вакуумной установки бустерного кольца принимают участие ООО «КАТОД» (г. Новосибирск), ООО «ПРИЗМА» (г. Искитим) и АО «ПОЛЕМА» (г. Тула). Также специалисты ИЯФ СО РАН разработали детекторы для экспериментов на источниках излучения. Этот же институт совместно с ООО «НПП Триада ТВ» (Новосибирск) представил высокочастотные усилители мощности для ускорительного комплекса.
Лаборатория информационных технологий им. М. Г. Мещерякова Объединенного института ядерных исследований (ЛИТ ОИЯИ) создает IT-инфраструктуру для ЦКП и проводит профессиональную подготовку специалистов.
Полпути к открытиям
ЦКП «Сибирский кольцевой источник фотонов» будет представлять собой комплекс зданий на площади 30 га — целый научный городок. Его центром станет здание накопителя в форме кольца диаметром 230 м, в котором расположится ускорительный комплекс. На проект уже выделено 47 млрд рублей и говорят, что сумма не окончательная.
В данный момент уложено основание под накопитель толщиной 12 м. Это необходимо для обеспечения вибростабильности. Сначала грунт армировали бетоном (толщина слоя 9 м), потом уложили песчаный слой (0,3 м) и слой стабилизированного грунта (2,7 м). Теперь генподрядчик, АО «КОНЦЕРН ТИТАН 2», приступил к заливке железобетонного фундамента. Для плиты толщиной 1,5 м потребуется 40 тыс. кубометров бетона. Работы нулевого цикла (основание и фундамент) собираются завершить до наступления отрицательных температур.
Первую экспериментальную станцию синхротрона планируют сдать в эксплуатацию в декабре 2023 года. Весь комплекс должен заработать в 2024-м. Запуск СКИФа станет настолько важным событием в мировой и российской науке, что трудно поверить, как скоро произойдет это событие.
Дзен ограничивает показы наших материалов в ленте. Пожалуйста, поставьте лайк и подпишитесь, если вам нравятся наши материалы! Спасибо!
Читайте также:
Материал создан при поддержке проекта SFERA