Владимир Полканов
Общий вид на объекты ЦКП "СКИФ". Фото сайта srf-skif.ru
В Институте ядерной физики Сибирского отделения РАН испытана первая ступень инжектора для «Сибирского кольцевого источника фотонов» (СКИФ) – строящегося в Новосибирске научного комплекса, флагманского проекта российской сети источников синхротронного излучения нового поколения. Характеристики установки позволят проводить передовые исследования с яркими и интенсивными пучками рентгеновского излучения во множестве областей – химии, физике, материаловедении, биологии, геологии, медицины и др.
«Центр коллективного пользования (ЦКП) «СКИФ» – объект класса «мегасайенс» с источником фотонов самого современного поколения «4+», который создается в рамках национального проекта «Наука и университеты» в наукограде Кольцово Новосибирской области. Это будет одна из самых передовых установок не только в России, но и во всем мире.
По словам директора ЦКП «СКИФ», члена-корреспондента РАН Евгения Левичева, синхротрон – это вакуумная труба в форме кольца, в которой электроны, ускоренные до скорости света, поворачивают в магнитном поле и рождают синхротронное излучение: «По специальным каналам вывода, расположенным вдоль кольца по касательной к траектории движения электронов, синхротронное излучение направляется на экспериментальные станции. Там ученые ставят на пути синхротронного излучения образцы и измеряют отклик, порождаемый этим взаимодействием. Образцы – это различные материалы, клетки организмов и даже живые организмы целиком, например лабораторные животные». Самая важная характеристика любого синхротрона – его эмиттанс: чем он меньше, тем выше качество пучка частиц. А у СКИФа он будет рекордно низким в мировых масштабах – 75 пм-рад.
Строительство СКИФа стартовало в 2021 году. Масштабный проект из 34 зданий и сооружений будет развернут на земельном участке площадью 30 га, периметр основного кольца синхротронного источника составит 476 м. Сейчас на стройплощадке продолжаются работы по «нулевому» циклу. Готовы котлованы основных зданий – инжектора, накопителя, отдельных зданий двух экспериментальных станций, административного корпуса и столовой. Выполнено армирование грунта сваями в раскатных скважинах, завершается стабилизация грунта, построены временные дороги внутри площадки. Забиваются сваи в основания части зданий, выполняются их статические испытания, идут работы по созданию временных инженерных сетей.
Параллельно создается оборудование для будущего научного комплекса. Так, в настоящее время готово около 90% аппаратуры инжекционного комплекса, который включает в себя линейный ускоритель и бустерный синхротрон. Свежая новость – в инжекторе получены первые электроны. «В Институте ядерной физики СО РАН испытана первая ступень инжектора – электронная пушка с высокочастотным ускоряющим резонатором, который разогнал пучок до проектных 0,8 МэВ. И хотя частицы пока преодолели совсем небольшое расстояние – около 1 м, – это важный этап, поскольку электроны низких энергий очень чувствительны к малым возмущениям, таким как, например, точность сборки узлов пушки или магнитное поле Земли, и важно было убедиться, что эти факторы не влияют на качество пучка», – отметил Евгений Левичев. До настоящего момента институт производил отдельные элементы ускорительного комплекса, а сейчас можно смело говорить о том, что установка «ожила».
СКИФ станет одним из важнейших научных объектов в России, заработавших в ходе Десятилетия науки и технологий: синхротронный источник должен быть построен до конца 2024 года, а исследования на первых шести экспериментальных станциях начнутся в 2025 году. По двум станциям уже определены интеграторы создания: одна из них займется диагностикой в высокоэнергетическом рентгеновском диапазоне для задач материаловедения и наук о жизни, вторая – исследованием процессов, протекающих за десятки наносекунд. Планируется, что всего до 2030 года будет готово до 18 станций, а всего на источнике может быть размещено до 30 станций.
Синхротронный источник откроет ранее недосягаемые в России горизонты для фундаментальных и прикладных исследований. Например, с его помощью можно снимать «рентгеновское кино» с частотой миллионы кадров в секунду – это необходимо для исследования таких процессов, как возникновение микротрещин или распространение детонационных и ударных волн. На СКИФе ученые смогут быстро и точно определять 3D-структуры биологических молекул, а на основе этой информации влиять на их свойства, на чем основана современная фармацевтика. Авиастроители смогут изучать эксплуатационные свойства различных износостойких покрытий для лопаток турбин. В химической промышленности синхротронные исследования будут востребованы для изучения биметаллических катализаторов.
