Начато производство магнитов для накопительного кольца ЦКП «СКИФ»
- 28.12.2022
Одна из основных характеристик Центра коллективного пользования «Сибирский кольцевой источник фотонов» (ЦКП «СКИФ»), которая и относит данный источник синхротронного излучения (СИ) к установкам класса «мегайсайенс» и поколению «4+» – его беспрецедентно малый эмиттанс (около 76 пм·рад). Этот параметр определяет уровень яркости СИ, а значит и исследовательских возможностей ЦКП «СКИФ». Значение эмиттанса формируется благодаря магнитной структуре основного кольца ускорительного комплекса, которая разрабатывается и производится в Институте ядерной физики им. Г. И. Будкера СО РАН (ИЯФ СО РАН). Первый серийный магнит для накопительного кольца уже изготовлен на экспериментальном производстве Института и теперь проходит этап измерительных процедур.
Магнитная система накопительного кольца ЦКП «СКИФ» будет состоять из структуры, включающей фокусирующие и поворачивающие магниты. Специалистам ИЯФ СО РАН удалось подобрать такую последовательность магнитов, которая позволит получить рекордно малый эмиттанс, а значит у пользователей источника СИ будет возможность работать с рентгеновским излучением с высокой яркостью – они смогут изучать любые объекты с точностью до атома. На данный момент на экспериментальном производстве ИЯФ СО РАН изготовлен первый дипольный дефокусирующий магнит, который сейчас проходит тестирование. Всего в магнитной структуре накопительного кольца ЦКП «СКИФ» будет 64 таких магнита.
«Основная функция магнита, как следует из названия, поворачивать траекторию заряженных частиц, в данном случае электронов, – рассказывает старший научный сотрудник ИЯФ СО РАН кандидат технических наук Сергей Синяткин. – Еще одна задача магнита – фокусировка пучка. Чтобы получить маленький размер пучка, тот самый эмиттанс, за который мы боремся, нужна очень сильная фокусировка. Источник синхротронного излучения ЦКП «СКИФ» относится к поколению «4+» именно из-за очень малого эмиттанса, который будет равен76 пм·рад (76 пикометров точка радиан)».
Сейчас первый серийный магнит находится в специальном помещении ИЯФ СО РАН, где специалисты при помощи измерительной электроники проводят своего рода калибровочные работы: настраивают нужные параметры магнита, чтобы позже выставить правильно всю магнитную систему на накопительном кольце ЦКП «СКИФ». Здесь важно проверить всё: от уровня неоднородности магнитного поля до привязки «магнитной оси» к его геодезическим знакам, и исключить любые ошибки, так как пучок в накопительном кольце очень чувствительный, и любые, даже самые небольшие, отклонения могут изменить его параметры.
«Нужно понимать, что у машин следующего поколения более жесткие требования к соблюдению параметров и их надо выполнять. Мы настраиваем измерительную систему, после чего начнется процесс коррекции и подстройки характеристик магнита», – объясняет Сергей Синяткин. – Например, нам необходимо достичь нужного параметра интеграла магнитного поля, его неоднородности, градиента магнитного поля. Все это – характеристики, без которых мы не сможем получить заданный эмиттанс пучка. В ближайшее время мы проведем все измерения, сделаем выводы по коррекциям и поправим первую версию магнита, запустим серийное производство всех 65 магнитов (64 основных и один запасной). Планируется, что весной 2023 года они будут готовы».
ЦКП «СКИФ» — уникальный по своим характеристикам источник синхротронного излучения поколения «4+» с энергией 3 ГэВ, который создается в рамках национального проекта «Наука и университеты» и программы «Академгородок 2.0» в наукограде Кольцово Новосибирской области как элемент современной отечественной сети установок класса «мегасайенс». Он позволит проводить исследования с предельно яркими и интенсивными пучками рентгеновского излучения для различных дисциплин – химии, физики, материаловедения, биологии, геологии и т. д. ЦКП «СКИФ» будет включать 30 экспериментальных станций, в год исследования на них смогут проводить до 2 000 ученых из России и зарубежных стран.
Заказчиком и Застройщиком ЦКП «СКИФ» выступает ФИЦ «Институт катализа им. Г. К. Борескова СО РАН». Проектирует объект Центральный проектно-технологический институт (АО «ЦПТИ», входит в топливную компанию Росатома «ТВЭЛ»). Генеральным подрядчиком выступает «Концерн Титан-2», так же входящий в структуру Росатома. Единственный исполнитель по изготовлению и запуску технологически сложного оборудования для ЦКП «СКИФ» — Институт ядерной физики им. Г. И. Будкера СО РАН. Источник синхротронного излучения планируется создать к концу 2023 года, а в 2025 году должны начаться исследования на шести станциях первой очереди.
Процесс тестирования дипольного дефокусирующего магнита. На фото инженер-исследователь ИЯФ СО РАН Иван Ульев. Фото Т. Морозовой.