Будущий синхротрон: ученые рассказали об уникальном устройстве гирдера для ускорителя
В Новосибирске российские инженеры создали уникальное устройство - гирдер, специальную подставку с идеально ровной поверхностью для российского синхротрона - будущего сибирского кольцевого источника фотонов. В мире элементарных частиц побывала Надежда Котормус.
Конструкция весом более трех тонн - гирдер - своеобразный кирпичик в фундамент будущего сибирского кольцевого источника фотонов. Такие установки сегодня главный инструмент науки в деле изучения свойств элементарных частиц, а значит и мира в целом.
Установка относится к классу 4+ в мире таких единицы. После запуска аналогов российскому ускорителю не будет. Особенностью станет беспрецедентно яркое синхротронное излучение, для этого частицы нужно собрать в идеальный пучок. За это отвечают магниты, но вмешаться могут самые незначительные на первый взгляд факторы. Например, проходящая рядом железная дорога.
«Казалось бы, все связано с пучками, которые ускоряются на кольце. Но в то же время при создании прибора возникают такие помехи, как например, микросейсмический шум, который не чувствителен для людей, но начинает воздействовать плохо на высокоточные приборы», - пояснил заместитель директора института нефтегазовой геологии и геофизики СО РАН Антон Дучков.
Брутальная и незамысловатая, на первый взгляд конструкция гирдера на самом деле - плод длительных научных изысканий геофизиков и высокоточной работы инженеров. Особенно жесткие требования были к поверхности изделия погрешность здесь не должно превышать нескольких десятков микрометров
На идеально ровной поверхности гирдеров магниты должны выстроиться в одну линию. Техзадание ювелирное по меркам машиностроительной отрасли.
«По машиностроению если смотреть по классике, значит должно быть какое-то шлифовальное оборудование, но так как первое это был алюминий, второе это такие большие размеры, все таки мы сделали это фрезерным способом. Спецфреза, которая сделала нам эту поверхность, которая прилегающая», - рассказал директор компании производителя Дмитрий Вильде.
Алюминий для таких конструкций материал нетипичный. Этот прочнее стали. Непросто было даже найти заготовку необходимого размера. Металл искусственно состарили с помощью высоких температур, чтобы после обработки незаметные глазу деформации и остаточное напряжение не нарушили работу высокоточной установки. Конструкторы учли все требования разработчиков
«Был ограничен вес этого устройства, при чем вес совместно с тем, что на нем будет стоять второе. Конструкция должна быть такой, ее частоты должны быть такими, чтобы они никаким образом не резонировали на те частоты, которые приходят извне», - рассказал начальник отделения Сибирского НИИ авиации, доктор технических наук, профессор Владимир Бернс
Для этого каждую подставку изучили с помощью десятков датчиков. Вибрационные испытания проводили, используя установку, на которой обычно тестируют самолеты или, например, шлюзные ворота гидроэлектростанций. На такой тщательно подготовленный фундамент уже можно будет установить магнитные элементы.
«В основном накопительном кольце ЦКП СКИФ этих магнитных элементов будет порядка тысячи при периметре 476 метров, очень точно мы должны выставить эти магнитные элементы. Мы используем специальные подставки, которые имеют практически идеальную плоскость и уже фиксируем практически одну координату», - объяснил старший научный сотрудник Института ядерной физики им. Г.И. Будкера СО РАН Григорий Баранов.
Всего таких подставок в будущем синхротроне - больше сотни. На проект прототипа первой ушло больше года, еще 6 месяцев на изготовление. В будущем по образцу сделать недостающие элементы можно будет быстро. При создании ускорителя на каждый конструкторский запрос удается найти эргономичный отечественный «ответ». А значит российская установка претендовать на звание уникальной сможет не только по производительности, но и по уровню инженерных решений.
