Версия для печати
Вернуться к списку

Для исследований прикладных и фундаментальных

Томский политех изготовит экспериментальную станцию для синхротрона СКИФ. Она позволит исследовать микрообъекты размером вдвое меньше толщины человеческого волоса.

Институт катализа Сибирского отделения (СО) РАН заключил государственный контракт с Томским политехническим университетом (ТПУ) на разработку, изготовление, монтаж, шефмонтаж и шефналадку технологического оборудования экспериментальной станции "Микрофокус" для Центра коллективного пользования (ЦКП) "Сибирский кольцевой источник фотонов" (СКИФ).

"Общая стоимость контракта составляет 1,15 млрд рублей", — сообщила пресс-служба ЦКП "СКИФ".

Как отметил директор Института катализа СО РАН (является заказчиком и застройщиком проекта СКИФ), академик РАН Валерий Бухтияров, на основе данного проекта будут создавать и другие установки мегасайенс.

В свою очередь в Минобрнауки России сообщили, что работа над созданием станции уже началась.

"В самое ближайшее время завершатся работы по эскизному проектированию будущей установки и созданию прототипа образца — компьютерной модели с высокой детализацией", — цитирует министерство ректора ТПУ, члена Научно-координационного совета СКИФа Дмитрия Седнева.

Помимо Томского политехнического университета в проекте также задействованы Новосибирский государственный технический университет (НГТУ НЭТИ), Институт физики микроструктур РАН и Институт геологии и минералогии имени В.С. Соболева. ТПУ при этом выступает в роли интегратора проекта.

Это значит, что при создании станции ученые Томского политеха будут выполнять большую часть конструкторских и инженерных задач. В частности, в вузе разработают системы измерения параметров пучка и управления им, визуализации, сбора и обработки данных и соответствующее программное обеспечение. Также специалисты университета выполнят сборку станции и интегрируют ее с другими устройствами и ПО, созданными партнерами.

"На станции "Микрофокус", создаваемой ТПУ, мощный рентгеновский пучок синхротронного источника будет собран в крошечное фокусное пятно размером до 200 нанометров и возможностью уменьшения еще в четыре раза в будущем (толщина человеческого волоса около 100 нанометров — Минобрнауки), что позволит получить рекордно высокую плотность излучения в точке размещения исследуемого образца. В мировой практике таких установок нет", — пояснил директор Исследовательской школы физики высокоэнергетических процессов (ИШФВП) ТПУ Алексей Гоголев, чьи слова приводит Минобрнауки РФ.

По его словам, с помощью станции можно будет проводить трехмерные исследования на микро- и наноуровне в динамике и в условиях больших давлений до 300 ГПа.

"Это значит, что у ученых появится возможность не просто проводить рутинные исследования по запросу индустрии, но и заглянуть в будущее, в динамике исследовать фазовые и химические превращения, а не наблюдать только их результат", — заявил Гоголев.

В частности, специализацией будущей станции станет рентгеновская микроскопия и микротомография, совмещенные с высокоразрешающим сканирующим рентгенофлуоресцентным анализом и структурными исследованиями кристаллов под высокими давлениями.

"Эти исследования необходимы в науках о Земле: на станции ученые будут изучать процессы глубинного минералообразования и рудообразования, механические и термодинамические свойства мантии Земли и их связи с сейсмичностью и вулканизмом. Также станция позволит проводить исследования глубинных процессов, приводящих к формированию и изменению магнитного поля Земли и других планет, а также моделировать состояния вещества в недрах планет-гигантов и экзопланет", — уточнили в пресс-службе ЦКП "СКИФ".

Кроме того, станцию можно будет использовать для поиска новых сверхтвердых, высокоэнергетических и других функциональных материалов, а также модификации уже известных функциональных материалов в условиях высоких давлений и температур. Например, исследование металлов платиновой группы на станции "Микрофокус" важно как для понимания процессов формирования мантии Земли, так и для оценки перспективности рудных месторождений.

Работы по созданию станции должны завершиться летом 2024 года, ее монтаж и пусконаладка запланированы на конец того же года (первоначально предполагалось, что синхротрон и одна станция будут запущены до 30 декабря 2023 года, однако сроки были скорректированы). Общий вес будущей установки — более 70 тонн, ее стоимость оценивается более чем в 1 млрд рублей.

Строительство синхротрона СКИФ началось в окрестностях наукограда Кольцово в Новосибирской области, недалеко от ГНЦ "Вектор", 25 августа 2021 года. Объект создается по указу президента РФ Владимира Путина в рамках национального проекта "Наука и университеты" для развития современной отечественной сети источников синхротронного излучения нового поколения. Государственным заказчиком выступает Министерство науки и высшего образования РФ.

В состав Центра коллективного пользования "СКИФ" войдут 30 экспериментальных станций, 14 из которых будут использовать излучение вставных устройств (размещаемых в прямолинейных участках основного кольца длиной 4-6 метров), а 16 — будут размещаться на пучках из поворотных магнитов. С их помощью будет вестись работа по расшифровке структуры биополимеров, механизмов функционирования живых организмов, изучаться передача наследственной информации, механизмы действия лекарственных препаратов. Также на базе экспериментальных станций будут создавать новые материалы и исследовать быстротекущие процессы.

СКИФ станет первым в мире источником синхротронного излучения поколения 4+ с энергией 3 ГэВ.

"Создание Сибирского кольцевого источника фотонов в Новосибирске — вызов для российского научного сообщества и площадка мегасайнс, не имеющая аналогов в мире", — отметил Дмитрий Седнев.

Строительство ЦКП "СКИФ" изначально оценивалось в 37,1 млрд рублей, на данный момент окончательная стоимость всего проекта составляет 47,3 млрд рублей, подорожание связано с ростом цен на строительные и другие материалы.

В октябре специалисты Института ядерной физики (ИЯФ, Новосибирск) СО РАН испытали первую очередь линейного ускорителя для Центра коллективного пользования "Сибирский кольцевой источник фотонов".

"Сегодня (25 октября — ИФ) знаменательный день! Фактически, произошло рождение новой установки, это самый первый, самый сложный этап формирования (электронного — ИФ) пучка нужного качества", — сообщил журналистам директор института Павел Логачев.

Он уточнил, что запущенный пучок имел энергию 1 млн электрон-вольт, при этом ИЯФ впервые изготовил СВЧ-пушку для линейного ускорителя.

В течение 1-1,5 лет специалисты ИЯФ будут писать программное обеспечение для управления будущим ускорителем.

Полностью собранный линейный ускоритель имеет проектную мощность 200 млн электрон-вольт. Этот пучок поступает сначала в накопительное кольцо, где разгоняется до 3 млрд электрон-вольт, а потом в основное ускорительное кольцо.

Ранее сообщалось, что в ИЯФ изготовили элементы промежуточного (бустерного) кольца ускорителя и приступили к массовому производству элементов основного ускорительного кольца СКИФа с тем, чтобы в декабре 2024 года запустить не только синхротрон, но и первые станции, которые планировалось создать к концу 2024 года, а в начале 2025 года приступить к их опытной эксплуатации.

В рамках проекта СКИФ заключено два госконтракта. Один из них — на 3 млрд 620 млн рублей — предусматривает создание линейного ускорителя и бустерного синхротрона — инжекционного комплекса.

Второй госконтракт на изготовление, сборку, поставку и пусконаладочные работы технологически сложного оборудования ускорительного комплекса ЦКП "СКИФ" на 8,93 млрд рублей предусматривает, что специалисты ИЯФ изготовят накопительное кольцо и устройства для генерации синхротронного излучения и его вывода к пользовательским станциям.