На острие научного прорыва: как СКИФ закладывает фундамент для будущего России и Кольцово

В наукограде Кольцово 18 декабря был осуществлен запуск линейного ускорителя — начального этапа синхротрона «Сибирский кольцевой источник фотонов» (СКИФ). Пучок электронов, рожденный в источнике (электронной пушке), прошел через всю конструкцию ускорителя длиной 25 метров. Его параметры — положение, размер, энергия и суммарный заряд — были зафиксированы с помощью системы люминофорных датчиков, спектрометра и цилиндра Фарадея. Все показатели соответствуют проектным значениям.

Своим мнением о проектной деятельности в Кольцово поделился директор Института ядерной физики имени Г. И. Будкера СО РАН, академик РАН Павел Логачев:

— Сегодня мы демонстрируем работу технически самой сложной части ускорительно-накопительного комплекса СКИФ — это линейный ускоритель. Мы реализовали этот проект в условиях очень жестких внешних ограничений. Мы решили задачу создания полностью отечественной технологии производства линейных ускорителей высокой энергии для источников синхротронного излучения и для физики элементарных частиц.

Проект класса «мегасайенс» предполагает наличие 34 зданий, в которых будут располагаться около 30 научных групп. На момент декабря 2024 года на СКИФе работают уже 6 подобных образований. По расчетам сотрудников Института ядерной физики имени Г. И. Будкера СО РАН, к 2026 году синхротрон начнут использовать в промышленных масштабах.

Линейный ускоритель (линак) служит стартовой ступенью ускорительного комплекса центра коллективного пользования. Именно на этом этапе электроны формируются в пучок, получают ускорение и энергию в 200 миллионов электронвольт. Затем пучок поступает в кольцевой бустерный синхротрон для дальнейшего разгона до энергии в 3 миллиарда электронвольт, после чего направляется в накопитель. Уже там, взаимодействуя с магнитным полем, электронный пучок генерирует синхротронное излучение, которое через специальные каналы транспортируется к экспериментальным станциям для проведения научных исследований.

О том, как продвигалось строительство и с какими вызовами нового времени пришлось столкнуться, рассказала пресс-службе наукограда Кольцово заместитель губернатора Новосибирской области Ирина Мануйлова:

— Я хочу поздравить всех, кто имеет отношение к этому грандиозному событию. ЦКП «СКИФ» — это тот объект, который относят к одним из самых прорывных научных достижений России. Мы стали четвертой страной в мире, кто смог реализовать проект синхротрона уровня 4+. Здесь действительно объединены усилия серьезных строительных организаций и специалистов со всей России, из Новосибирской области и Кольцово. Особенно важно отметить, что более 95 % оснащения объекта создано в России, а более 60 % — в нашем регионе. Это огромный прорыв с учетом санкций, введенных в начале проведения строительных работ в 2022 году.

Работа над линейным ускорителем сопровождалась рядом сложных технологических вызовов. Первоначально планировалось, что клистроны — высокочастотные усилители, обеспечивающие мощность до 50 МВт — будут закуплены за рубежом. Однако после разрыва контрактов с зарубежными поставщиками специалисты ИЯФ СО РАН оперативно разработали и произвели отечественные клистроны. Это стало возможным благодаря предыдущим наработкам, которые велись в фоновом режиме. Также была создана система питания для клистронов — модуляторы. Благодаря этим усилиям Россия теперь располагает полностью самостоятельной технологией производства линейных ускорителей высокой энергии.

Более подробно о сроках сдачи первого введенного в эксплуатацию объекта Центра коллективного пользования рассказал Павел Логачев:

— 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 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 СКИФа 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!

Мэр наукограда Кольцово Николай Красников в своих комментариях выделяет особое значение СКИФа как «нового крыла развития науки, инфраструктуры и уровня жизни» для городка:

— Для Кольцово было большой честью принять у себя такой проект. Мы понимаем, что это продолжение Лаврентьевского прорыва и становление большой науки в новых условиях в Сибири и России. С первого дня мы старались снимать все возникающие вопросы. Это были и земельные разногласия, и технические условия, и взаимодействие со строительными организациями.

Центр коллективного пользования уже стал объектом внимания для всего мира. Как отразится скорое завершение строительства оставшихся блоков синхротрона на Кольцово рассказал Николай Григорьевич:

— В наших ближайших планах — начало возведения Конгресс-холла и многофункционального центра культуры в сердце городка. Проекты уже завершены и переданы на экспертизу. Ведутся переговоры с инвесторами по строительству гостинично-развлекательного комплекса. Мы уже выложили ряд дорог, прилегающих к СКИФу, а к 2025 году появится и новое местное пожарное депо.

На сегодняшний день в тоннеле здания инжектора СКИФа завершена сборка оборудования бустерного синхротрона. Все 44 магнитно-вакуумные системы установлены в проектное положение. По словам директора ЦКП «СКИФ», заместителя директора ИЯФ СО РАН Евгения Левичева, «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».

Центр коллективного пользования «Сибирский кольцевой источник фотонов» — проект мирового уровня класса «мегасайенс», реализуемый в рамках национального проекта «Наука и университеты». СКИФ будет первым в мире источником синхротронного излучения поколения 4+ с энергией 3 ГэВ.

СКИФ станет важной частью российской научной инфраструктуры, обеспечивая проведение передовых исследований с использованием интенсивных пучков рентгеновского излучения. Ввод в эксплуатацию всех элементов комплекса ускорит научный прогресс в России и укрепит ее позиции на мировом уровне.