«СКИФ» ‒ один из семи проектов мегасайнс, о создании которых было объявлено в 2018 году. Планировалось, что источника синхротронного излучения будет создан к 2023 году, а первые исследования пройдут уже в 2024, но по ряду причин сроки сдачи объекта сдвинулись. Тем не менее, продвижение вперед есть, и заметное: в корпусах ИЯФ уже началась сборка синхротрона-бустера, первый сегмент продемонстрировали представителям СМИ.
Как работает «СКИФ» и синхротрон-бустер
Для многих сибиряков принципы работы «СКИФа» остаются загадкой. Упрощенно для неспециалистов их попытался описать помощник директора ИЯФ по реализации проекта Сергей Гуров.
«В школе все мы смотрели в обычные оптические микроскопы. Как они устроены? Свет попадает на зеркальце и освещает изучаемый объект, на который мы смотрим через окуляры. Однако таким образом можно рассмотреть только предметы величиной больше пяти тысяч атомов ‒ ограничение накладывает длина световой волны. Чтобы рассмотреть более мелкие объекты, нужно более жесткое излучение, собственно, это синхротронное излучение и есть», – объяснил Гуров.
Чтобы сформировать такое излучение, линейный ускоритель стреляет пучком электронов с энергией 200 миллионов электронвольт в кольцевой ускоритель-бустер относительно небольшого размера, его периметр в «СКИФе» ‒ 156 метров.
В этом кольцевом синхротроне за полсекунды пучок из линейного ускорителя разгоняется до околосветовой скорости и энергии 3 миллиарда электронвольт, после чего поступает в накопитель-синхротрон размером почти полкилометра, от которого по периметру отходят десятки каналов вывода на пользовательские станции.
«В Институте ядерной физики сейчас идет одновременное изготовление и линейного ускорителя, и бустерного синхротрона, который состоит из нескольких сотен элементов», ‒ рассказал журналистам заместитель директора ИЯФ по научной работе Евгений Левичев.
«СКИФ» и проблемы импортозамещения
Проект «СКИФ» изначально был рассчитан на 85-90% отечественных деталей, оставшиеся уже удалось заменить.
«Проблемы есть, но они не критические. Самая большая связана с пандемией COVID-19, закупленные стальные трубы зависли на складах в Китае. Уже четыре месяца ждем, когда границы откроются. Сталь должна быть очень сильно немагнитная», ‒ рассказал Левичев. Его слова подтвердил Сергей Гуров.
«Вот шинка медная, ее делали в Австрии и Финляндии, ‒ продемонстрировал он одну из деталей. ‒ В ней центральное отверстие, чтобы вода проходила. Заключенные контракты зарубежные партнеры выполняют, а новые не хотят заключать. Но уже расконсервирован закрытый завод во Владикавказе, где с 60-х годов делали чистую медь, будем надеяться, что в течение года они производство таких шин освоят», – высказался Гуров.
Он рассказал, что вакуумные насосы сначала хотели закупать за рубежом, но потом заказали на новосибирском заводе «Катод». А стальной корпус (тоже импортный) мог быть и отечественным, если бы наши производители овладели технологией нанесения специальной клеевой краски. «Теперь, видимо, овладеют», ‒ добавил Гуров.
Первый из 43 сегментов бустерного синхротрона уже собран. Для этого пришлось подобрать гирдеры, специальные подставки, на которых будут устанавливаться крупноблочные сегменты. Требования к ним очень высокие, ведь отклонение в кольце бустера не должно превышать 500 микрон, что сопоставимо с толщиной человеческого волоса.
Гирдеры с нужными параметрами сумели изготовить на родине Чайковского, в Воткинске. В ИЯФе их качеством пока очень довольны. Проверка специальным прибором ‒ лазер-трекером ‒ показала, что перепады поверхности у четырехметрового гирдера не превышают 20 микрон.
Но большую часть высокотехнологичных элементов изготавливают непосредственно в институте. Левичев пояснил, что некоторые детали заказывали в Европе исключительно для скорости, чтобы распараллелить процессы, ведь работали в очень сжатые сроки.
«Сейчас мы перегруппировались, и наша лаборатория занимается источниками питания, которые прежде заказывали за рубежом», ‒ заявил ученый.
Заместитель губернатора Новосибирской области Ирина Мануйлова, ознакомившись с ходом сборки синхротрона-бустера, подчеркнула заслуги новосибирских специалистов.
«Почему «СКИФ» строится здесь, в центре Сибири? Отчасти потому, что производство начинки для него делается тоже здесь. Конечно, ученые в режиме кооперации получают какие-то комплектующие, но на 12,5 миллиарда рублей оборудования создается в ИЯФе, причем это уникальное оборудование, равного которому в мире нет. Как говорят специалисты, «мы вне конкуренции настолько, что все, кто пытался делать что-то подобное, сегодня остались без заказов», заказы идут сюда», – высказалась Мануйлова.
Что происходит на строительной площадке «СКИФа»
Тем временем на стройке будущего синхротрона работы тоже идут полным ходом, там уже практически готов котлован. Строители подошли вплотную к первому этапу создания фундамента ‒ забивке сотен буронабивных свай.
Левичев пояснил, что, хотя техника углубилась уже на несколько метров, само здание с синхротроном будет находиться на поверхности ‒ никакого «вредного излучения» или любой другой угрозы для людей оно не представляет. Под зданием находится конструкция, почти столь же сложная, как сам синхротрон.
«Фундаменты основных зданий очень сложные ‒ это слоистая структура глубиной 4,5 метра, потому что для ускорителей такого класса очень важна стабильность положения магнита. Любые вибрации, а это промышленные взрывы, землетрясения, тяжелые поезда, которые в трех километрах идут, должны полностью гаситься», ‒ рассказал Левичев.
Процесс строительства и сборка бустер-синхротрона идут одновременно. Когда будет готово здание инжекционного комплекса, собранные на территории ИЯФа сегменты перевезут на место и уже там, как из конструктора Лего, из готовых блоков соберут все кольцо синхротрона. Планируется, что это произойдет в конце 2023 года.
