Исследован прототип насоса для получения сверхвысокого вакуума в накопительном кольце ЦКП «СКИФ»
- 20.08.2020
Институт ядерной физики им. Г. И. Будкера СО РАН (ИЯФ СО РАН) совместно с заводами ООО «Призма» (г. Искитим) и АО «Полема» (г. Тула) запускают разработку и производство магниторазрядных насосов и нераспыляемых геттеров (газопоглотителей). Эти устройства позволяют создавать сверхвысокий вакуум в ускорителях. Например, в основном накопительном кольце Центра коллективного пользования «Сибирский кольцевой источник фотонов» (ЦКП «СКИФ») будет размещено порядка пятисот подобных насосов. На данный момент изготовлен прототип магниторазрядного насоса и проведены предварительные расчеты и измерения, которые показали приемлемую скорость откачки остаточных газов. При успешном запуске производства этого оборудования для ЦКП «СКИФ», удастся сэкономить 10-15% от стоимости его зарубежного аналога. Промежуточные результаты приняты к печати в журнале AIP Conference Proceedings.
Архитектурная концепция ЦКП "СКИФ" (проект АО "ЦПТИ")
Магниторазрядные насосы и нераспыляемые геттеры отечественного производства разрабатываются для основного накопительного кольца ЦКП «СКИФ». Сверхвысокий вакуум порядка 2x10-9 Торр, который необходим для получения максимального времени жизни пучка в ускорителе, будет создаваться данными насосами.
«Магниторазрядных насосов и нераспыляемых геттеров нужной для ЦКП «СКИФ» конфигурации в России не производят, стоимость зарубежного аналога доходит до 10 000 евро за штуку, – рассказывает старший научный сотрудник ИЯФ СО РАН, кандидат технических наук Алексей Семенов. – На данный момент мы ведем исследование газопоглощающих характеристик прототипа магниторазрядного насоса. Одно из преимуществ нашей разработки заключается в том, что благодаря применению сильных магнитных полей мы сможем уменьшить габариты насоса, сохранив при этом быстроту откачки. В ускорительном комплексе ЦКП «СКИФ», как и в любом другом ускорителе заряженных частиц, есть нехватка места для расположения различного оборудования. Если насос будет слишком большой, то это приведет к нежелательным последствиям, например, изменению расположения элементов магнитной системы».
По словам специалиста, исследуемые прототипы магниторазрядных насосов созданы на основе существующих в ИЯФ СО РАН и успешно применяемых в линейном ускорителе инжекционного комплекса ВЭПП-5 магниторазрядных насосов с сильным магнитным полем. «Первые эксперименты и расчеты показали, что применение магнитов, создающих сильное магнитное поле – это перспективное направление в улучшении параметров вакуумных насосов», – поясняет Алексей Семенов.
В накопительном кольце ЦКП «СКИФ» будет использоваться комбинированный насос – то есть магниторазрядный насос, последовательно соединенный с нераспыляемым геттером. Таким образом, специалисты смогут эффективно откачивать весь спектр остаточных газов: водород, оксид углерода, аргон и метан.
«У нас есть тесный контакт с заводом АО «Полема», который занимается порошковой металлургией, в том числе и спеченными нераспыляемыми геттерами. В ИЯФ СО РАН уже были изготовлены и успешно протестированы прототипы насосов на базе этих нераспыляемых геттеров. Полученные результаты удовлетворяют требованиям, которые предъявляются к насосам для основного кольца ЦКП «СКИФ». На данный момент получено согласие на изготовление пробной партии геттеров необходимых размеров», – добавляет Алексей Семенов.
По словам ведущего научного сотрудника ИЯФ СО РАН Вадима Анашина, разработка современных магниторазрядных и комбинированных насосов для ускорительного комплекса ЦКП «СКИФ», в случае ее успешного завершения, позволит создать в России современное, высокотехнологическое, импортозамещающее производство и сэкономить на оснащении вакуумным оборудованием ЦКП «СКИФ». «Определяют время подготовки производства – жесткие сроки реализации проекта. Через год-полтора мы должны иметь промышленные образцы насосов. Оптимизм вызывает то, что у ИЯФ СО РАН с искитимским заводом многолетние связи еще с советских времен. Например, мы совместно разрабатывали и налаживали серийное производство насосов для первого в России специализированного источника СИ Национального исследовательского центра «Курчатовский институт». Эти разработки в течение более сорока лет находятся в номенклатуре серийного производства предприятия и являются востребованными на территории России», – поясняет Вадим Анашин.
При успешном запуске совместного с заводами ООО «Призма» и АО «Полема» производства отечественных магниторазрядных насосов и нераспыляемых геттеров для ЦКП «СКИФ», ожидается экономия 10-15% от стоимости аналогичного оборудования, приобретенного за рубежом. Также отечественные насосы для создания сверхвысокого вакуума, будут востребованы при реализации научных проектов других российских научно-исследовательских институтов.
Центр коллективного пользования «СКИФ» (Сибирский кольцевой источник фотонов) — установка класса «мегасайенс», источник синхротронного излучения поколения «4+» с энергией 3 ГэВ создается в рамках национального проекта «Наука» в новосибирском наукограде Кольцово. ЦКП «СКИФ» — флагман программы развития Новосибирского научного центра «Академгородок 2.0». Установка позволит проводить исследования с яркими и интенсивными пучками рентгеновского излучения в различных областях науки: химии, физике, материаловедении, биологии, геологии и т. д.