В Институте ядерной физики им. Г. И. Будкера СО РАН (ИЯФ СО РАН) при содействии инженеров завода ООО «Призма» из Искитима и специалистов АО «Полема» (г. Тула) реализуется перспективный проект по разработке и выпуску отечественных магниторазрядных насосов и геттеров нового поколения, которые не подвергаются распылению. Подобные устройства используются для формирования сверхвысокого вакуума, необходимого для эффективной работы ускорителей.
В рамках этого сотрудничества конструкторы изготовили первый опытный образец магниторазрядного насоса, уже проведены необходимые расчеты и замеры, показавшие хорошую эффективность отвода остаточных газов. Это оборудование сыграет ключевую роль в создании стабильной вакуумной среды в главном накопительном кольце Центра коллективного пользования «Сибирский кольцевой источник фотонов» (ЦКП «СКИФ»), где планируется использовать около 500 таких агрегатов.
Преимущества отечественных разработок для ЦКП «СКИФ»
Применение современных отечественных магниторазрядных насосов и нераспыляемых геттеров позволит обеспечить требуемые параметры вакуума, которые для ускорительных установок достигают впечатляющих значений — порядка 2×10-9 Торр. Такой уровень вакуумирования напрямую влияет на то, насколько долго способен существовать пучок элементарных частиц внутри ускорителя, что является критически важным для научных и технологических экспериментов.
Проект, поддерживаемый ведущими учеными и инженерами, рассчитан на импортозамещение — использование отечественной продукции взамен иностранных аналогов позволит уменьшить финансовые затраты примерно на 10-15%, повышая одновременно технологическую независимость. Особую роль в успешной реализации задач играют руководители и ведущие специалисты — Алексей Семенов и Вадим Анашин, принимающие участие в разработке инновационных решений и успешно курирующие технические этапы.
Успехи и перспективы сотрудничества
Интересы к совместной работе проявили промышленные компании из различных регионов, а промежуточные итоги уже подтверждают успешность выбранного направления. Благодаря слаженному взаимодействию между научными коллективами и производственниками, отечественное оборудование проходит испытания и адаптацию для поставленных задач. Внедрение разработок в инфраструктуру ЦКП «СКИФ» не только укрепит позиции российской науки, но и откроет дополнительные возможности для будущих исследований в сфере ускорительной техники и физики плазмы.
Таким образом, с координацией усилий ИЯФ СО РАН, ООО «Призма» и АО «Полема» реализуется амбициозная цель — вывести страну на новый уровень в создании специализированного вакуумного оборудования, обеспечивающего надежную и стабильную работу крупнейших научных центров.
Развитие передовых технологий для ускорительных комплексов требует внедрения инновационных решений в области создания вакуумных систем. Проект по разработке магниторазрядных насосов и нераспыляемых геттеров для нужд ЦКП «СКИФ» открывает новые перспективы отечественной науки и промышленности, предоставляя возможность не только создать конкурентоспособное оборудование, но и значительно снизить зависимость от зарубежных поставщиков.
Проблема импортозамещения и уникальность задачи
В России на сегодняшний день отсутствует собственное производство магниторазрядных насосов и нераспыляемых геттеров в конфигурации, необходимой для ускорительного комплекса ЦКП «СКИФ». Аналоги, приобретаемые за рубежом, обходятся отечественным заказчикам в сумму, достигающую 10 000 евро за одно устройство. Старший научный сотрудник ИЯФ СО РАН, кандидат технических наук Алексей Семенов отмечает, что отечественная команда взялась за решение этой задачи, ведя исследования по газопоглощению экспериментального прототипа магнитного насоса. Применение технологий, связанных с сильными магнитными полями, позволяет конструкторам значительно уменьшить размеры устройства без потери его ключевых свойств – то есть высокой скорости откачивания остаточных газов. Это особенно актуально в условиях ограниченного пространства ускорительных комплексов, где каждый дополнительный сантиметр имеет значение для гармоничной компоновки оборудования и поддержания работоспособности всего комплекса. Такой подход открывает возможности для интеграции насоса даже в самые компактные области ускорителей, не мешая конфигурации магнитных систем и другим элементам сложного устройства.
Передовые решения и технологический прорыв
Прототипы новых магниторазрядных насосов создаются на базе успешных решений, уже реализованных в линейном ускорителе инжекционного комплекса ВЭПП-5. По словам Алексея Семенова, практика показывает, что внедрение мощных магнитов принципиально улучшает возможности вакуумных насосов. Первые эксперименты и расчёты подтверждают значительный потенциал такого подхода, который позволяет достигать улучшения параметров и эффективности оборудования. Благодаря этому, проектировщики уверены в получении современных и высокотехнологичных устройств, способных внести существенный вклад в развитие отечественных ускорительных комплексов.
Комбинированный насос: эффективность во всем спектре задач
Особое внимание разработчики уделяют вопросу комплексного подхода к откачке различных видов остаточных газов, возникающих в процессе работы ускорителей. В накопительном кольце ЦКП «СКИФ» планируется применение комбинированного насоса, который объединяет в себе магниторазрядный насос и нераспыляемый геттер, соединённые последовательно. Такой дуэт дает уникальную возможность эффективно улавливать и выводить даже самые сложные компоненты газовой смеси: водород, оксид углерода, аргон, метан и другие. Это обеспечит сверхвысокую степень чистоты вакуума, что, в свою очередь, критически важно для корректной работы ускорителя и достижения максимальных научных результатов.
Научно-промышленное сотрудничество и технологическая база
В разработке комплексной системы вакуумного оборудования ключевую роль играет кооперация с предприятиями, обладающими уникальными компетенциями и современным производственным потенциалом. Так, тесное взаимодействие ИЯФ СО РАН с заводом АО «Полема», специализирующимся на порошковой металлургии, особенно в области спечённых нераспыляемых геттеров, уже принесло результаты: опытные образцы насосов на основе российских компонентов успешно прошли практические испытания. Собранная команда инженеров и специалистов добилась технических характеристик, соответствующих самым строгим требованиям, предъявляемым к оборудованию ускорительного комплекса ЦКП «СКИФ». Таким образом, подтверждена готовность изготовить опытную партию геттеров, отвечающих за поглощение специфических газов, образующихся в процессе функционирования ускорительного комплекса.
Преимущества нового подхода и оптимистичные перспективы
Ведущий научный сотрудник ИЯФ СО РАН Вадим Анашин отмечает, что реализация отечественного производства магниторазрядных и комбинированных насосов может стать значительным достижением как самой науки, так и отечественной промышленности. В случае успешного завершения этого амбициозного проекта страна получит современное, технологически продвинутое и, что немаловажно, независимое от зарубежных поставщиков производство, способное существенно сэкономить расходы на оснащение ЦКП «СКИФ» и других объектов национального значения. Уже определены конкретные временные рамки – планы предусматривают выпуск промышленных образцов в ближайшие год-полтора. Дополнительным стимулом для уверенного движения вперёд служит и многолетний опыт сотрудничества с искитимским заводом, где ещё с советских времён поддерживаются традиции совместной научно-технической работы. Более сорока лет опыт производства специализированных насосов успешно реализуется и приносит результат, востребованный по всей России.
Вклад в будущее науки и экономики страны
Старт совместного с заводами ООО «Призма» и АО «Полема» выпуска отечественных магниторазрядных насосов и нераспыляемых геттеров обещает реальную экономию средств – по расчетам специалистов, расходы на оборудование удастся сократить до 10-15% по сравнению с закупкой зарубежных аналогов. При этом наработки ИЯФ СО РАН могут быть востребованы не только в рамках проекта ЦКП «СКИФ», но и в других ведущих научных учреждениях страны, реализующих свои амбициозные исследовательские программы, требующие создания сверхвысокого вакуума.
Таким образом, внедрение новых отечественных решений обеспечит дальнейший рост научного потенциала России, укрепит технологическую независимость и поддержит развитие высокотехнологических производств в смежных областях.
Центр коллективного пользования «СКИФ» (Сибирский кольцевой источник фотонов) – это уникальный научный комплекс мирового класса, который возводится на территории инновационного наукограда Кольцово под Новосибирском. Данный объект относится к категории «мегасайенс» – это масштабные исследовательские установки, работающие на переднем крае науки и технологий. Разработка «СКИФа» ведётся как часть национального проекта «Наука», а сам центр стал ключевым элементом программы модернизации и развития Новосибирского научного центра «Академгородок 2.0».
Современная научная платформа для инноваций
Главная особенность «СКИФа» – это источник синхротронного излучения поколения «4+» с впечатляющей энергией электронного пучка в 3 ГэВ, что открывает огромные исследовательские и прикладные возможности для учёных различных отраслей. Мощнейшие и яркие пучки рентгеновского излучения, которые способен генерировать синхротрон, обеспечивают проведение передовых исследований в области современной химии, физики, материаловедения, биологии, медицины и геологии. Подобные возможности ранее были доступны лишь в ведущих зарубежных исследовательских центрах, а теперь станут доступны для специалистов России и союзных государств.
Ожидается, что платформа нового поколения будет задействована при изучении структуры сложных биологических макромолекул, поиске новых материалов с уникальными свойствами, глубоком анализе химических процессов, фундаментальных и прикладных разработках, связанных с современными технологиями и промышленностью. Высокотехнологичный комплекс обеспечит российским и зарубежным учёным равный доступ к передовому оборудованию, даст новый импульс развитию международного научного сотрудничества и станет точкой притяжения молодых специалистов и талантливых исследователей.
Шаг в будущее российской науки
Создание и запуск Центра коллективного пользования «СКИФ» обеспечат значимый вклад в мировой научно-технический прогресс. Инфраструктура центра позволит расширить спектр фундаментальных исследований, ускорить внедрение высоких технологий в промышленность, медицину и экологию. Здесь будут реализовываться междисциплинарные проекты, формироваться новые исследовательские коллективы, активно вовлекаться студенты и аспиранты, что будет способствовать росту квалифицированных специалистов и стимулировать развитие научного потенциала страны.
Визуальный облик комплекса подчеркивает его современность и открытость для новых идей. Архитектурная концепция центра гармонично вписывается в природное окружение и станет символом прогрессивного развития Новосибирского региона. Неоспоримым преимуществом «СКИФа» является его мультидисциплинарность — на базе центра смогут работать учёные самых разных специальностей, что откроет новые горизонты для прорывных открытий и укрепит позиции России на мировой научной арене.
Источник: scientificrussia.ru
