Оборудование для Сибирского кольцевого источника фотонов создается институтами СО РАН и инновационными производственными компаниями Новосибирска.
Президент Российской Федерации Владимир Путин подписал указ, регламентирующий сроки окончания работ по возведению Сибирского кольцевого источника фотонов (СКИФ). И сегодня, как говорится, отступать некуда: к 31 декабря 2024 года необходимо сдать в эксплуатацию основные здания мегапроекта, оснастить их всем необходимым оборудованием и запустить установку в работу.
— И инжекционный комплекс, и три десятка зданий вокруг него строятся одновременно, — рассказал ЧС-ИНФО директор ЦКП «СКИФ» Евгений Левичев. – Строители для ускорения работ отдельно собирают фермы конструкций и затем устанавливают их в проектное положение. Уже летом должен начаться монтаж оборудования и затем приступим к испытаниям установок.
ЦКП «СКИФ» начали строить в наукограде Кольцово в 2021 году. Он представляет собой ускоритель, в котором частицы движутся по кольцу в вакууме почти со скоростью света, а мощные электромагниты придают им энергию и задают траекторию движения. Стоимость проекта составляет около пятидесяти миллиардов рублей. Изначально к работе подключились многие зарубежные партнеры. Ведь уникальное оборудование производилось в основном за рубежом. Но с началом СВО и западных санкций против России иностранные фирмы отказались от поставок, и российским инженерам и ученым пришлось резко менять вектор.
— На сегодня рисков задержки реализации проекта нет, — уверенно отметил в беседе с корреспондентом ЧС-ИНФО директор Федерального исследовательского центра «Институт катализа СО РАН» Валерий Бухтияров. – Яркий пример успешной работы над проектом – прорывные технологии, которые при этом создаются российскими учеными. Министр науки и высшего образования РФ Валерий Фальков неспроста, например, заявил, что один из значимых результатов 2023 года в России – создание клистронов Институтом ядерной физики СО РАН. Клистроны можно назвать ключевыми элементами всей установки синхротронного излучения. Их должны были купить в Японии. Один клистрон японцы успели продать, а потом – санкции. Для понимания: именно клистроны, в основном, ставили под угрозу запуск «СКИФа» в намеченные сроки. И в ИЯФе сумели за полтора года не только создать прототип, но и выйти на производство клистронов. Понятно, что ученые ИЯФа научно-исследовательскую работу в этом направлении вели много лет. Что и позволило в итоге добиться выдающегося результата: быстро наладить выпуск клистронов. Так – по всем направлениям. Еще один пример. В установке используются быстро запирающиеся вентили, которые должны срабатывать в миллисекунды. Такие вентили производила только швейцарская компания, которая поставлять свою продукцию в Россию отказалась. И российская фирма спокойно смогла сделать нужные вентили качественно и быстро. Говорю это к тому, что такая страна, как Россия, может сделать все. Но, конечно, на это нужно время. Запуск СКИФа был намечен, как мы знаем, на 2023 год. Теперь – 2024-й. К концу года планируем собрать основные блоки ускорительного комплекса: линейный ускоритель, бустерный синхротрон (вместе это инжекционный комплекс, создающий пучок электронов, который заходит в основное кольцо установки), транспортные каналы для экспериментальных станций и сами станции. Еще год потребуется для опытной эксплуатации всего оборудования.
Стоит обязательно отметить, что в работе над СКИФом принимают участие не только академические институты, но и большая группа университетов всей страны.
Начальник управления перспективных исследований Томского политехнического университета, под эгидой которого происходит создание станции «Микрофокус», кандидат физико-математических наук Алексей Гоголев рассказал, например, о том, что на текущий момент с учетом некоторых новых вводных по параметрам пучка ускорителя были пересчитаны и утверждены оптические схемы.
— Размер пучка достигнет показателей до 100 нанометров хотя бы в одном направлении, а для большинства задач его можно будет варьировать от 100 нанометров и выше. Часть работ уже проведена, — сообщил Гоголев.
Новосибирский государственный технический университет участвует в проекте СКИФ в самых разных ипостасях, одна из которых – разработка концептуального проекта научно-образовательной станции второй очереди «Материаловедческая междисциплинарная станция». Она направлена на исследования в областях материаловедения и современных машиностроительных технологий.
— Мы планируем использовать ряд элементов, позволяющих сфокусировать сверхвысокоэнергетические пучки. Для этого в Балтийском федеральном университете им. Иммануила Канта разрабатываются специальные линзы. С их помощью можно будет достичь таких параметров, которые нам нужны, — отметил профессор НГТУ, доктор технических наук Иван Батаев.
Директор МНИЦ «Когерентная рентгеновская оптика для установок класса мегасайнс» БФУ кандидат физико-математических наук Анатолий Снигирев проинформировал, что, используя богатый опыт в разработке и изготовлении преломляющей оптики, которая позволяет гибко использовать расщепление пучка, для двух станций СКИФа в МНИЦ были произведены рентгеновские бериллиевые линзы, а для «Микрофокуса» еще и такие устройства, как вакуумный трансфокатор и вакуумный охлаждающий трансфокатор.
Ряд элементов зеркальной и многослойной оптики делается также в Институте физики микроструктур РАН. Старший научный сотрудник ИФМ кандидат физико-математических наук Илья Малышев перечислил задачи, которые решаются в рамках СКИФа: разработка двухзеркального монохроматора, скрещенной системы Киркпатрика-Баеза для 2D-нанофокусировки. Для этих задач отрабатывается и создается ряд специальных технологий.
Начальник отдела вакуумных технологий ООО «ЭПОС-инжиниринг» Александр Кривенко рассказал, что организацией были разработаны элементы вакуумного оборудования СКИФа: комплекс быстрозакрывающихся изолирующих затворов с датчиками.
Как видите, работа проводится огромная. Очередное достижение новосибирских ученых и инженеров в рамках проекта – фронтенды для экспериментальных станций, которые, можно сказать, с нуля создали в Конструкторско-технологическом институте научного приборостроения СО РАН (КТИ НП СО РАН).
— Фронтенд – это, что называется, переходное звено, сопрягающее накопитель и канал синхротронного излучения, по которому будут производиться эксперименты, пояснил заведующий научно-техническим отделом ЦКП «СКИФ» Антон Николенко. – Фронтенд предварительно формирует пучок излучения, чтобы тот мог обеспечить безопасную работу как в техническом, так и в радиационном диапазоне для персонала, который находится в экспериментальном зале.
Три фронтенда уже прошли все необходимые испытания и были приняты заказчиком — Институтом ядерной физики им. Г. И. Будкера СО РАН (единственный исполнитель комплекса работ по изготовлению, сборке, поставке и пусконаладке технологически сложного оборудования ускорительного комплекса ЦКП «СКИФ»).
— Ради создания фронтендов мы модернизировали производство на 45 миллионов рублей, — сообщил и.о. директора КТИ НП СО РАН Станислав Шакиров. – Заново освоили технологию вакуумной пайки, которой занимались последний раз лет тридцать назад. Решили множество проблем с контролем за качеством поставляемых материалов. Ведь для такого сложного оборудования материалы должны быть строго заданных параметров. Сейчас в создаваемом для СКИФа оборудовании российских комплектующих порядка 80 процентов. А в некоторых случаях – и все сто. До санкций было – пятьдесят на пятьдесят.
Очень важно, что, освоив новые технологии, новосибирские ученые и инженеры теперь могут передавать их другим компаниям и научным организациям России. Накопленные в процессе работы компетенции позволят делать аналогичное высокотехнологичное оборудование другим отечественным предприятиям.
— Учитывая, что ситуация с созданием источников синхротронного излучения в России довольно быстро развивается (уже «маячат» следующие проекты источников СИ – в курчатовском институте, в Протвино, на острове Русский), опыт специалистов КТИ НП СО РАН, несомненно, будет востребован, и им не раз еще придется делать такие устройства по всей России, — не сомневается директор ЦКП «СКИФ» Евгений Левичев.
Проходим с фотокором по цехам Конструкторско-технологического института научного приборостроения и понимаем, что здесь используют все имеющиеся возможности: не отказываясь от станков времен СССР, внедряют самое передовое оборудование. А некоторые установки даже заказывают под конкретные задачи.
— Эта термовакуумная печь предназначена для пайки разнородных вакуумноплотных материалов, — показывает научный сотрудник, ведущий инженер КТИ НП СО РАН Василий Проц. – Ее создали под наш заказ на предприятии «Эпос» в новосибирском Академгородке. И вот уже порядка полугода она отлично работает. Мы ее использовали, например, при температуре 1050 градусов при пайке, а рассчитана она – до 1200. Давление в печи создается до 10 в минус 5 степени миллиметра ртутного столба. Все вредные вещества, которые находятся на поверхности и внутри материала, нагреваются, испаряются и откачиваются вакуумным насосом.
— Получив уникальную возможность реализации на своей территории проекта ЦКП «СКИФ», мы стараемся по максимум использовать не только научный, но и технологический потенциал региона, — отмечает министр науки и инновационной политики Новосибирской области Вадим Васильев. – И теперь у нас появились новые возможности по выпуску высокотехнологичной, высококонкурентной продукции, создать новые рабочие места и привлечь дополнительные налоговые поступления в бюджет Новосибирской области.
По информации министра, уже через пару месяцев будут готовы первые помещения инжекторного комплекса СКИФа. А что касается оборудования для него – оно уже ждет установки. Так что день рождения Сибирского кольцевого источника фотонов в Кольцово явно придется на 2024 год.
Павел Разуваев
Фото Сергея Завражных