Специалисты Института ядерной физики им. Г.И. Будкера СО РАН (ИЯФ СО РАН) разработали прецизионный источник питания для дипольных магнитов бустера синхротрона «СКИФ» (Сибирский кольцевой источник фотонов, ЦКП СКИФ). Данный класс оборудования относится к прецизионным системам питания, так как позволяет не только поддерживать требуемый уровень тока в магнитах с необходимой точностью в статике, но и в динамике, что крайне необходимо при подъеме энергии пучка в бустере. Именно от точности и стабильности магнитного поля в дипольных магнитах зависит сама возможность существования электронного пучка в синхротроне. На данный момент протестирован первый серийный образец источника питания. Всего для бустера необходимо три подобных устройства – они будут готовы к концу 2023 г. Изначально планировалось заказывать источники питания у мирового лидера в системах питания ускорителей – датской компании Danfysik.
«Формирование пучка электронов с нужными параметрами происходит в кольце бустера, – рассказывает научный сотрудник ИЯФ СО РАН Валентин Докутович. – Только после этого пучок инжектируется в основное накопительное кольцо синхротрона и используется для получение синхротронного излучения так необходимого пользователям ЦКП “СКИФ”. Чтобы электронный пучок соответствовал заданным характеристикам и не разрушался при ускорении, необходимо поддерживать требуемый уровень изменения основного поля в бустерном кольце. Что в свою очередь зависит от тока, протекающего в дипольных магнитах, установленных на кольце бустера. Изначально планировалось закупать источники питания у датской компании Danfysik, но, когда стало очевидным, что поставок не будет, перед нами встала задача – закрыть эту потребность своими силами».
Созданное в ИЯФ СО РАН оборудование относится к классу прецизионных, так как обладает высокоточными параметрами – необходимыми для работы с таким тонко-настроенным «организмом» как пучок синхротронного излучения.
«Для бустера самое важное, чтобы подъем магнитного поля происходил по точно рассчитанному алгоритму, – объясняет Валентин Докутович. – Это называется рамповый режим, то есть последовательный и стабильный подъем, выход на инжекцию в накопитель и снижение уровня тока. Такой режим необходим, чтобы пучок не разрушался. Стабильность тока мы поддерживаем благодаря прецизионной обратной связи, используемой в источниках питания. Реализованный нами алгоритм, а также применение авторских решений, позволяет поддерживать те требования к точности магнитного поля и его стабильности, от которых напрямую зависит качество пучка в ЦКП “СКИФ”. Источник питания состоит из различных элементов, часть из них мы собирались использовать в другом проекте. Собрать устройство из имеющихся элементов в работающую прецизионную систему, которая ничем не уступает, а местами и превосходит зарубежные аналоги – именно эти научные изыскания создают большую добавочную стоимость полученного продукта, и мы можем говорить о научно-техническом импортозамещении».
Разработанная новосибирскими физиками система обладает высокой гибкостью, позволяющей в короткие сроки конструировать и производить прецизионный источники тока с диапазоном от 500А до 10кА и с напряжением до сотен вольт, обеспечивая требуемую стабильность тока, не уступающую мировым лидерам в этой сфере.
По словам специалиста, всего для бустера синхротрона СКИФ понадобится три мощных источника питания. «Первый источник питания уже готов, остальные два мы соберем к концу 2023 г., – добавил Валентин Докутович. – После этого они будут уже полностью готовы для монтажа в систему бустера синхротрона “СКИФ”».
Центр коллективного пользования «СКИФ» – источник синхротронного излучения поколения 4+. Установка сооружается в Новосибирской области в рамках национального проекта «Наука и университеты» и во исполнение Указа президента России от 25 июля 2019 года. Заказчиком и застройщиком ЦКП «СКИФ» выступает ФИЦ «Институт катализа им. Г. К. Борескова СО РАН». Единственный исполнитель по изготовлению и запуску технологически сложного оборудования для ЦКП «СКИФ» – Институт ядерной физики им. Г. И. Будкера СО РАН. В настоящее время десятки организаций РФ привлечены в создание ЦКП «СКИФ». К ним относятся ООО «НПП Триада-ТВ» (Новосибирск), АО «БЭМЗ» (Бердск), ООО «Модульные системы торнадо» (Новосибирск), АО «Воткинский завод» (Воткинск), ФАУ «СибНИА им. С. А. Чаплыгина» (Новосибирск), ИГиЛ СО РАН (Новосибирск), АО «ВАКУУММАШ» (Казань), ООО «Катод» (Новосибирск), АО ВНИИНМ им. А. А. Бочвара (Москва).
редакция по материалам Института ядерной физики имени Г.И. Будкера СО РАН
© фото предоставлено институтом. Научный сотрудник ИЯФ СО РАН Валентин Докутович. Фото Т. Морозовой.
