Российские ядерные физики приступили к сборке кольцевого источника фотонов

В наукограде Кольцово, расположенном под Новосибирском, полным ходом идет строительство уникальной установки нового поколения — СКИФ. Это Сибирский кольцевой источник фотонов, который позволит проводить исследования в самых разных областях.

Конструкция весом более трех тонн — гирдер — является ключевым элементом фундамента будущего СКИФ. Эта установка относится к классу 4+, и после ее запуска в мире не будет аналогов. Особенностью СКИФ станет его беспрецедентно яркое синхротронное излучение, которое можно получить, только собрав частицы в идеальный пучок. За это отвечают магниты, и даже самые незначительные на первый взгляд факторы, такие как проходящая рядом железная дорога, могут повлиять на процесс.

"Казалось бы, все связано с пучками, которые ускоряются на кольце, но в то же время при создании прибора возникают такие помехи, как микросейсмический шум, который не ощущается людьми, но может негативно повлиять на высокоточные приборы" — сказал заместитель директора института нефтегазовой геологии и геофизики СО РАН Антон Дучков.

Брутальная и на первый взгляд незамысловатая конструкция гирдера на самом деле является результатом длительных научных изысканий геофизиков и высокоточной работы инженеров. Особенно жесткие требования были к поверхности изделия, погрешность которой не должна превышать нескольких десятков микрометров.

На идеально ровной поверхности гирдеров магниты должны выстроиться в одну линию. Техзадание для производства было ювелирным по меркам машиностроительной отрасли.

"По машиностроению, если смотреть по классике, должно быть какое-то шлифовальное оборудование, но так как это был алюминий и такие большие размеры, мы сделали это фрезерным способом. Спецфреза сделала нам эту поверхность, которая прилегающая" — добавил директор компании-производителя Дмитрий Вильде.

Алюминий для таких конструкций — материал нетипичный, но он достаточно прочный. Найти заготовку необходимого размера было непросто. Металл искусственно состарили с помощью высоких температур, чтобы после обработки незаметные глазу деформации и остаточное напряжение не нарушили работу высокоточной установки. Конструкторы учли все требования разработчиков.

"Был ограничен вес этого устройства, причем вес совместно с тем, что на нем будет стоять. Второе: конструкция должна быть такой, ее частоты должны быть такими, чтобы они никаким образом не резонировали на те частоты, которые приходят извне", - объясняет начальник отделения Сибирского НИИ авиации, доктор технических наук Владимир Бернс.

Для этого каждую подставку изучили с помощью десятков датчиков. Вибрационные испытания проводили на установке, на которой обычно тестируют самолеты или, например, шлюзные ворота гидроэлектростанций. На такой тщательно подготовленный фундамент уже можно будет установить магнитные элементы.

"В основном накопительном кольце ЦКП СКИФ этих магнитных элементов будет порядка тысячи при периметре 476 метров. Очень точно мы должны выставить эти магнитные элементы. Мы используем специальные подставки, которые имеют практически идеальную плоскость и уже фиксируют практически одну координату"— резюмировал старший научный сотрудник Института ядерной физики им. Г.И. Будкера СО РАН Григорий Баранов.

При создании ускорителя на каждый конструкторский запрос удается найти эргономичный отечественный ответ. А значит, российская установка сможет претендовать на звание уникальной не только по производительности, но и по уровню инженерных решений. Каждое из них приближает российских ученых к решению глобальных задач. Например, установка ускорит развитие медицины: источники синхротронного излучения могут помочь в расшифровке сложных структур белков. Понять, что вызывает поломки в организме и ведет к патологиям, как на молекулярном уровне действуют лекарства, а значит — сделать их эффективнее в борьбе с заболеваниями, которые еще недавно считались приговором.