Запущен линейный ускоритель ЦКП «СКИФ» — различия между версиями

Текущая версия на 15:57, 18 декабря 2024

Директор Института катализа СО РАН Валерий Бухтияров и директор Института ядерной физики СО РАН Павел Логачев подписали акт о запуске линейного ускорителя. Фото: Анна Плис

Пучок из источника электронов (электронной пушки) Центра коллективного пользования «Сибирский кольцевой источник фотонов» (ЦКП «СКИФ») 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.

Линейный ускоритель — это стартовая ступень ускорительного комплекса ЦКП «СКИФ». Именно здесь электроны рождаются, группируются в пучок, получают ускорение и энергию 200 миллионов электронвольт. Затем электронный пучок поступает в кольцевой бустерный синхротрон (бустер), где разгоняется до рабочей энергии 3 миллиарда электронвольт 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. Синхротронное излучение выводится из накопителя через фронтенды и по каналам транспортировки рентгеновского пучка доставляется до экспериментальных станций для проведения научных исследований.

Единственным исполнителем комплекса работ по изготовлению, сборке, поставке и пусконаладке технологически сложного оборудования ускорительного комплекса ЦКП «СКИФ», в том числе линейного ускорителя, выступает Институт ядерной физики им. Г. И. Будкера СО РАН (ИЯФ СО РАН).

«Запуск линейного ускорителя ЦКП «СКИФ» — очень важный этап реализации проекта. Во-первых, потому что это первая часть действующего оборудования на своем родном месте, в здании, где линейный ускоритель будет работать все время существования СКИФ.

С другой стороны, это одна из самых сложных систем всего ускорительного комплекса СКИФ, поскольку требует самых дорогих и тонких технологий, которые встречаются в этой области науки и техники. 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. В кратчайшие сроки такое сложное устройство можно смонтировать только вместе с нашими партнерами-строителями, и с их субподрядчиками, которые отвечают за ключевое инженерное оборудование. 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», — прокомментировал директор ИЯФ СО РАН академик РАН Павел Логачев.

Линейный ускоритель - стартовая ступень ускорительного комплекса ЦКП «СКИФ»

Линейный ускоритель состоит из источника электронов (электронной пушки), ускоряющих секций, системы группировки пучка, магнитов, которые нацеливают пучок, источников питания. Пучок движется внутри камеры, где поддерживается высокий вакуум. Высокочастотное электромагнитное поле, ускоряющее электроны, создается клистронными усилителями, каждый из которых выдает мощность 50 МВт на чистоте 2,8 Гигагерц.

В ходе создания оборудования линейного ускорителя ИЯФ СО РАН столкнулся с серьезными технологическими вызовами. Так, изначально предполагалась, что клистроны будут закуплены за рубежом. До 2023 года клистронные усилители высокой мощности производили лишь три организации в мире (из Японии, США и Франции). Поскольку зарубежные организации 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 чл.-корр. РАН Евгений Левичев.