У новосибирского СКИФ стали видны детали

В 2024 году в Новосибирской области должна быть введена в эксплуатацию первая очередь центра коллективного пользования Сибирского кольцевого источника фотонов (ЦКП СКИФ). Времени не так много, учитывая масштаб задачи стоимостью 37 млрд руб. О том, что уже сделано на пути к ее решению, сообщает корреспондент Sibnovosti.ru Валерий Лавский.

ЦКП СКИФ будет включать в себя собственно ускорительный комплекс и в сумме двух очередей 30 экспериментальных станций. Он будет относиться к четвертому поколению источников синхротронного излучения с энергией электронов 3 ГэВ и яркостью менее 190 пкм рад. Яркость машины – важнейший параметр, который говорит о том, насколько маленькие пучки высокой яркости можно в итоге получить на образце, объясняют специалисты.

«Мы планируем выйти на предельно возможные параметры для машин четвертого поколения. Есть определенные физические ограничения для этих машин. Так называемый «дифракционный предел», дальше и лучше которого сделать яркость просто невозможно. Мы хотим максимально приблизиться к этому параметру... Лучше сделать практически невозможно», - обрисовал цель помощник директора Института ядерной физики (ИЯФ) СО РАН по перспективным проектам Яков Ракшун.

Господин Ракшун возглавил сформированный в прошлом году проектный офис ЦКП СКИФ Института катализа СО РАН. Сейчас в его составе 12 человек, представляющие исследовательские институты и вузы. Но предполагается, что по мере реализации проекта численность подразделения будет расти. Цель проектного офиса – координировать все усилия по подготовке проектной документации.

«Синхротронный источник – это генератор рентгеновского излучения. Примерно также, как в поликлиниках на флюорографии. Для ученых –это уникальный универсальный инструмент для проведения исследований. Исследования атомного строения вещества для глубокого понимания, почему тот или иной материал работает тем или иным образом. Это исследование функциональных материалов, которые могут оказаться полезными на практике», - пояснил, в свою очередь, заведующий лабораторией перспективных синхротронных методов исследования Института катализа, заместитель руководителя проектного офиса Ян Зубавичус.

Исследования проводят как раз на экспериментальных станциях.

«Экспериментальная станция использует рентгеновский пучок, который создается потоком движущихся электронов по круговой орбите. По касательной электроны излучают пучки электромагнитного излучения. Соответственно, синхротронная станция должна пучок этот собрать (стальная труба со сверхвысоким вакуумом длиной более 100 м). Пучком совершаются различные преобразования…», - продолжил господин Зубавичус.

По его словам, стоимость такой станции измеряется сотнями миллионов рублей. Это оборудование уникальное. Оно не производится серийно, а проектируется под заказ в зависимости от конкретной исследовательской задачи.

«Этот бункер – прообраз того пространства, которое будет создано для исследователей на СКИФ», - говорит Яков Ракшун, показывая бункер синхротронного излучения накопителя ВЭПП-4 в ИЯФ.

Необходимость СКИФ вызвана тем, что мощности и возможности машины в ИЯФ ограничены.

«Этот накопитель работает в нескольких режимах. Он является одновременно коллайдером, то есть, в нем сталкиваются пучки электронов и позитронов, и он может работать на пучках электронов, как синхротрон. По синхротронной программе время, которое выделяется для экспериментов, это примерно четверть экспериментального времени. Этого времени просто недостаточно. Это первое. Второе: по определенным соображениям, эта машина была построена под землей… И очень тяжело развивать инфраструктуру экспериментальных станций. Некоторые вещи здесь просто невозможно реализовать. И третье, пожалуй, самое-самое главное: вот, эта машина второго поколения. Современные машины, большинство за рубежом, - это третье поколение, и уже есть четвертого поколения…», - перечислил недостатки действующей в институте установки руководитель проектного офиса.

Для СКИФ уже отведен участок площадью примерно 24 га в наукограде Кольцово. В настоящее время он передан в собственность Российской Федерации и подготовлен пакет документов для передачи участка под оперативное управление Института катализа. Именно этот институт является заказчиком работ по проекту. Периметр синхротрона составит 480 м, но, как заметил господин Зубавичус, этот параметр еще может измениться в ходе проектных работ. Экспериментальные станции могут быть около 70 м и 120 м.

Фото: пресс-служба ИЯФ

В первую очередь, которая должна быть введена в строй в 2024 году, вошло шесть станций. Их специализация уже определена. На «Микрофокусе» можно будет получать пучки микро- и наноразмеров. «Структурная диагностика» предназначена для проведения различных видов рентгеноструктурного анализа. Станция «Исследование быстропротекающих процессов» - для изучения ударно-волновых, гиперзвуковых и взрывных процессов, «XAFS-спектроскопия и магнитный дихроизм» - для исследования локальной и магнитной структуры вещества, «Диагностика в высокоэнергетическом рентгеновском диапазоне» - для получения контрастных изображений высокого разрешения крупных объектов. Наконец, «Электронная структура» будет работать в мягком рентгеновском диапазоне, что позволит исследовать химический состав и состояние атомов на поверхности катализаторов и материалов современной электроники.

При выборе специализации в расчет брались, как возможный экономический эффект от их использования, так и недостатки действующей установки в ИЯФ.

«К сожалению, в нашем центре существует провал по двум направлениям – по биологическим исследованиям, которые, безусловно, важны для людей, и провал по исследованиям в мягком энергетическом диапазоне. Это исследование наружных оболочек атомов, химических связей, исследование химических реакций. Дело в том, что в этом случае нужен сверхвысокий вакуум… Новая машина эти задачи решит… У нас будет одна целенаправленно станция «мягкая». Шестая экспериментальная станция – это, как раз, в мягком энергетическом диапазоне. И на двух экспериментальных станциях создаются секции по исследованию белков», - объясняет Яков Ракшун.

В конце января эскизный проект шести экспериментальных станций первой очереди проекта был представлен на рабочем совещании в Томском государственном университете. Ближайшие два года уйдут на проектные работы, говорит Ян Зубавичус. По его прогнозу, на них федеральный бюджет выделит 500 млн руб.

Если эти планы будут выдержаны, в 2021 начнется строительство.