18 декабря в наукограде Кольцово под Новосибирском запустили линейный ускоритель — начальную ступень синхротрона «Сибирский кольцевой источник фотонов» (СКИФ). Пучок из источника электронов (электронной пушки) пролетел сквозь всю структуру линейного ускорителя (25 м), его параметры зафиксированы системой люминофорных датчиков (положение и размер), спектрометром (энергия) и цилиндром Фарадея (суммарный заряд), они соответствуют проектным.
"Сегодня мы демонстрируем работу, наверное, технически самой сложной части ускорительно-накопительного комплекса СКИФ — это линейный ускоритель. Мы реализовали этот проект в условиях очень жестких внешних ограничений, и фактически мы решили задачу создания полностью отечественной технологии производства линейных ускорителей высокой энергии для источников синхротронного излучения и для физики элементарных частиц", — рассказал директор Института ядерной физики им. Г.И. Будкера СО РАН, академик РАН Павел Логачев.
Линейный ускоритель (линак) — это стартовая ступень ускорительного комплекса ЦКП «СКИФ». Именно там электроны рождаются, группируются в пучок, получают ускорение и энергию 200 млн эВ. Затем электронный пучок поступает в кольцевой бустерный синхротрон (бустер) для дальнейшего ускорения до 3 млрд эВ и отправляется в основной накопитель. В накопителе электронный пучок, проходя через магнитное поле поворотных магнитов (магнитных диполей) или специализированных многополюсных устройств (вигглеров или ондуляторов), генерирует синхротронное излучение. Затем синхротронное излучение выводится из накопителя через фронтенды и по каналам транспортировки рентгеновского пучка доставляется до экспериментальных станций для проведения научных исследований. Важно, что Институт ядерной физики им. Г. И. Будкера СО РАН является единственным исполнителем комплекса работ по изготовлению, сборке, поставке и пусконаладке оборудования всего ускорительного комплекса ЦКП «СКИФ».
«Линейный ускоритель в значительной степени определяет качество пучка, а соответственно, и качество самого источника синхротронного излучения СКИФ, то есть фактически определяет уровень его яркости. Синхротрон СКИФ относится к поколению 4+ с яркостью, которая на сегодня еще не достигнута даже на лучших мировых источниках синхротронного излучения. Запуск линейного ускорителя — это результат совместной работы строителей и проектировщиков, монтажников, разработчиков и создателей ускорительного оборудования ИЯФ. <…> Запуск этой части установки ускоряет монтаж и включение последующих элементов ускорительного комплекса. То есть фактически — это залог скорейшего выхода СКИФ на проектные параметры. И мы выполнили этот этап работ в абсолютно рекордные сроки. Никогда в мире линейные ускорители не собирались и не включались за такое короткое время. У нас ушло на это менее полутора месяцев, это беспрецедентно, обычно такие работы занимают 6-8 месяцев. Абсолютный рекорд», — рассказал П. Логачев.
В ходе работ коллектив ИЯФ СО РАН столкнулся с серьезными технологическими вызовами. Так, изначально предполагалась, что клистроны — усилители СВЧ для линейного ускорителя, мощностью 50 МВт, будут закуплены за рубежом. До 2023 года их производили лишь три организации в мире (из Японии, США и Франции). Но после того как они разорвали контракт, специалисты ИЯФ СО РАН в срочном порядке занялись созданием собственных клистронов, работа над которыми ранее велась в фоновом режиме. Благодаря этой разработке Россия располагает полностью отечественной технологией производства линейных ускорителей электронов и позитронов высокой энергии. Кроме того, для клистрона специалисты ИЯФ СО РАН разработали источники питания — модуляторы.
Также в тоннеле здания инжектора ЦКП «СКИФ» собрано оборудование бустерного синхротрона. Все 44 специальные подставки (гирдера) с магнитно-вакуумными системами находятся в проектном положении.
«Мы рассчитываем, что к весне 2025 года оборудование бустерного синхротрона будет соединено с инженерными системами. Также будет установлена автоматизированная система радиационного контроля, без которой мы не можем работать по правилам техники безопасности. Это позволит нам начать работу с электронным пучком в этом сегменте ускорительного комплекса. После завершения строительных работ в здании накопителя там начнется монтаж оборудования. Сейчас мы собираем и тестируем его в корпусе стендов и испытаний», — рассказал директор ЦКП «СКИФ», заместитель директора по научной работе ИЯФ СО РАН, член-корреспондент РАН Евгений Левичев.
Напомним, Центр коллективного пользования "Сибирский кольцевой источник фотонов" – это проект класса мегасайенс с первым в мире источником синхротронного излучения поколения 4+ с энергией 3 ГэВ. Строительство ЦКП «СКИФ» началось в окрестностях наукограда Кольцово в Новосибирской области в конце августа 2021 года. Он представляет собой комплекс из 34 зданий и сооружений, инженерного и технологического оборудования, где будут проводить исследования на пучках синхротронного излучения (СИ). Уникальные характеристики нового источника СИ позволят проводить передовые исследования с яркими и интенсивными пучками рентгеновского излучения во множестве областей — химии, физике, материаловедении, биологии, геологии, гуманитарных науках. Также ЦКП «СКИФ» поможет решить актуальные задачи инновационных и промышленных предприятий.
Подготовлено по материалам сайтов: nauka.tass.ru, inp.nsk.su
Источник фото: ru.123rf.com
