Начаты работы по компоновке магнитной системы накопительного кольца СКИФ

14.02.2024

Накопительное кольцо синхротрона Центра коллективного пользования "Сибирский кольцевой источник фотонов" (ЦКП "СКИФ") – ключевая часть ускорительного комплекса. Здесь пучки электронов движутся по круговой орбите, которая формируется поворотными магнитами, и испускают синхротронное излучение. Специалисты Института ядерной физики им. Г. И. Будкера СО РАН (ИЯФ СО РАН) приступили к первому этапу сборки магнитной системы накопительного кольца – изготовлению и компоновке магнитов, а также специальных подставок – гирдеров. На настоящий момент готовы корректирующие магниты, а также прототипы трех видов гирдеров. Изготовление и компоновка элементов накопительного кольца – это начало завершающего этапа строительства синхротрона. Его сложность в том, что существенная часть этого оборудования никогда ранее не изготавливалась ни одной организацией в мире.

Основные составляющие ускорительного комплекса ЦКП "СКИФ" – линейный ускоритель, синхротрон-бустер и накопительное кольцо. В линаке электроны быстро набирают скорость, близкую к скорости света, а их траектория корректируется магнитной системой. Сформированные в линейном ускорителе сгустки электронов с частотой 1 Гц поступают в синхротрон-бустер, а затем, ускоренные до энергии эксперимента 3 ГэВ, инжектируются в накопительное кольцо. Там происходит накопление частиц до требуемого исследователям уровня, и пучок электронов движется по круговой орбите, формируемой поворотными магнитами, и испускает синхротронное излучение.

"Из экспериментального производства Института ядерной физики, – прокомментировал заместитель директора по научной работе ИЯФ СО РАН, директор ЦКП "СКИФ" член-корреспондент РАН Евгений Левичев, – уже выходят изделия для накопительного кольца, и это очень важно для проекта, это финишная прямая – с окончанием изготовления накопителя будет готов весь ускорительный комплекс. У нас большой опыт в производстве оборудования для линейных ускорителей и бустерных синхротронов, наши специалисты делали такие установки раньше. А создание накопительного кольца с рекордными параметрами – это для нас новая задача. Ни мы, никто другой в мире никогда раньше не изготавливал такую установку. Между тем, от накопительного кольца зависит достижение тех параметров, которые делают наш проект уникальным. Например, мы впервые применяем магниты с обратным углом поворота – именно они позволяют получить столь малый эмиттанс при относительно небольшом периметре кольца".

Эти уникальные магниты еще в работе, но уже полностью изготовлены другие магниты, которые осуществляют нацеливание пучка и управляют его формой (т.н., дипольные и skew-корректоры).

Кроме того, созданы первые образцы гирдеров (от англ. girder – станина, ферма, опора) для магнитной системы накопительного кольца. Гирдеры – это сложные несущие конструкции, на которые монтируются магниты и вакуумная система. От их качества наряду с магнитами зависит достижение необходимых параметров работы установки. Дело в том, что их плоскость, на которую ставятся магнитные элементы, должна быть изготовлена с высокой точностью – 50 микрон на длине 3800 мм. 50 микрон – это примерная толщина волоса ребенка.

"Помимо точности, важно также требование к виброустойчивости конструкции. Любые колебания фундамента, – например, от прошедшего на расстоянии трех километров поезда, от взрывов на угольном карьере, от проехавшего грузовика – сказываются на качестве пучка электронов. Поэтому гирдеры спроектированы нашими конструкторами так, чтобы демпфировать возможную вибрацию фундамента. Гирдер наравне с магнитами определяет качество пучка", – прокомментировал Евгений Левичев.

Всего для накопительного кольца потребуется 112 таких изделий трех типов – длиной от 2400 до 3800 мм и весом до 4450 кг. Гирдеры будут изготавливаться на экспериментальном производстве ИЯФ СО РАН, а также специалистами ООО "ПК "Стальтом"" (Томск), опоры под гирдеры изготовят предприятия Новосибирска и Ижевска. Ожидается, что все изделия будут готовы осенью 2024 года.

Источник: ИЯФ СО РАН