Миллиарды вольт и сотни метров

Синхротронное излучение– один из наиболее востребованных научных инструментов для фундаментальных и прикладных исследований в области физики, материаловедения, биологии, медицины, химии и так далее. Сейчас в мире работает около 40 источников синхротронного излучения, разрабатываются и строятся более десятка новых установок. И созданный новосибирскими физиками синхротрон – один из основных компонентов комплекса NSLS-II. 

Созданный синхротрон (или бустер) – это ускоритель-накопитель электронов с периметром 158 метров, энергией 3 миллиарда электрон-вольт и рекордно высокой для такого класса установок проектной интенсивностью пучка. В магнитах бустера установлена вакуумная камера, внутри которой будет создан высокий вакуум, чтобы сгустки электронов могли летать долго, не рассеиваясь остаточном газе.

Магниты бустера. Дипольные магниты (синего цвета) предназначены для поворота электронов. Для обеспечения поперечной устойчивости пучка электронов требуются квадрупольные линзы (желтого цвета) и секступольные линзы (оранжевого цвета), а для небольших коррекций орбиты имеются корректирующие магниты (красного цвета).

Первые части синхротрона доставлены в БНЛ

ИЯФ СО РАН создал ускоритель «под ключ», то есть выполнил весь комплекс работ, начиная от расчета и проектирования установки с последующим изготовлением и настройкой оборудования, доставкой и сборкой ускорителя в американской лаборатории. Завершающим этапом работ стал успешный запуск синхротрона в эксплуатацию и получение проектных параметров установки. В первый раз ученые ИЯФ СО РАН приехали в Брукхейвенскую национальную лабораторию в октябре 2010 года, и в общей сложности работы над синхротроном заняли больше трех лет. В проектировании синхротрона участвовало около 30 конструкторов со стороны ИЯФ СО РАН, и специалисты БНЛ постоянно приезжали в Институт ядерной физики для согласования различных технических вопросов. 

У нас все свое

Заместитель директора ИЯФ СО РАН, д.ф.-м.н. Евгений Борисович Левичев отметил, что бустерный синхротрон – одна из крупнейших установок ИЯФ СО РАН, собранных «под ключ», а стоимость проекта составила 14 миллионов долларов. Бустер состоит из более чем тысячи изделий. По словам научного сотрудника ИЯФ СО РАН Сергея Михайловича Гурова, большинство из них не являются  серийными и были выполнены специально для этого проекта. В Институте ядерной физики работает 400 единиц технологического оборудования, причем 300 единиц – это обрабатывающие станки. Фактически, у ИЯФа есть свой завод, и большая часть оборудования бустера была сделана на производственной базе института. Во время работы над этим проектом в ИЯФ СО РАН значительно расширили возможности производственной базы.

 Так, современные ускорители требуют точность изготовления пластин на базовых поверхностях лучше 15 микрон. Ученые ИЯФ СО РАН освоили изготовление прецизионных штампов – до этого штампы и штамповка пластин производились на других предприятиях Сибири. Технологический уровень ИЯФ СО РАН высоко оценил начальник отдела гарантирования качества Брукхейвенской национальной лаборатории Кристофер Поретто. 

Экскурсия по основному кольцу накопителя NSLS-II с подробным рассказом о конструкции накопителя: 

Экскурсия по кольцу бустера:

Следующий шаг – мега-проект

 По контракту ИЯФ СО РАН также отвечает за создание системы защиты оборудования бустера, и на все возможные внештатные ситуации предусмотрено корректное отключение оборудования. Для проекта «Бустер» в ИЯФ СО РАН был создан дополнительный испытательный полигон, где отрабатывалась система управления и синхронизации бустера.

Середина третьей арки синхротрона	Конец третьей арки синхротрона

Бустер был переправлен в США в двенадцати 40 футовых контейнерах фурами до Санкт-Петербурга, а дальше морем до Нью-Йорка. После получения проводились водяные, электрические, а также геодезические испытания каждой сборки.

 Для ИЯФ СО РАН создание и запуск нового крупного ускорителя важно еще и потому, что в Институте разрабатывается проект установки класса mega-science – электрон-позитронный коллайдер «Супер Чарм-Тау фабрика» для исследования фундаментальных свойств элементарных частиц. Успешный опыт создания нового большого ускорителя для БНЛ еще раз подтвердил: у ученых ИЯФа есть всё для реализации этого важного для мировой науки мега-проекта.

Павел Красин
Фото предоставлены ИЯФ СО РАН