Точность будущего: как строят Сибирский кольцевой источник фотонов

Конструкция весом более трех тонн - гирдер - своеобразный кирпичик в фундамент будущего  Сибирского кольцевого источника фотонов.

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 могут вмешаться 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», - говорит Антон Дучков, заместитель директора института нефтегазовой геологии и геофизики СО РАН.

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 должна 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, должно быть какое-то шлифовальное оборудование, но так как это был алюминий и такие большие размеры, все-таки мы сделали это фрезерным способом. Спецфреза сделала нам эту поверхность, которая прилегающая», - рассказывает 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, причем 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», - объясняет начальник отделения Сибирского НИИ авиации, доктор технических наук 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», - рассказывает Григорий Баранов, старший научный сотрудник Института ядерной физики им. Г.И. Будкера СО РАН.

При создании ускорителя на каждый конструкторский запрос удается найти эргономичный отечественный ответ. А значит, российская установка сможет претендовать на звание уникальной не только по производительности, но и по уровню инженерных решений. Каждое из них приближает российских ученых к решению глобальных задач. Например, установка ускорит развитие медицины: источники синхротронного излучения могут помочь в расшифровке сложных структур белков. Понять, что вызывает поломки в организме и ведет к патологиям, как на молекулярном уровне действуют лекарства, а значит - сделать их эффективнее в борьбе с заболеваниями, которые еще недавно считались приговором.