DRIBsIII: от этапа к этапу

24 января 2019

На финише 2018 года о ОИЯИ в Дубне был получен первый пучок ускоренных ионов на циклотроне ДЦ-280. Это был важный итог напряженного пути коллектива Лаборатории ядерных реакций по реализации проекта создания Фабрики сверхтяжелых элементов, так называемого проекта DRIBs-III, за осуществлением которого Еженедельник ОИЯИ следил на протяжении нескольких лет. Давайте вспомним некоторые этапы этого пути.

2014

4 апреля. Мы договорились с главным инженером Лаборатории ядерных реакций имени Г.Н.Флерова Георгием Гульбекяном каждый первый понедельник месяца встречаться в лаборатории, чтобы информировать читателей о продвижении проекта.

— Третий этап проекта DRIBs, в продолжение предыдущих, предусматривает создание нового ускорителя ДЦ-280 в новом корпусе. В результате интенсивность пучка на выходе возрастет более чем в 10 раз, а эффективность эксперимента — на два порядка, что позволит не только синтезировать сверхтяжелые элементы, но и изучать их свойства.

Наряду с этим предусмотрена модернизация У-400, которая позволит существенно повысить качество пучков, выводимых на мишени. Она включает и реконструкцию ускорительного и экспериментального залов. По мнению физиков, для которых это все делается, в результате машина еще много лет будет оставаться конкурентоспособной для решения задач ядерной физики, а в комплексе с радиоактивными пучками на У-400М составит важный элемент в третьей очереди проекта DRIBs.

Еще один важный элемент проекта — модернизация существующих и создание новых экспериментальных установок.

8 мая. Для ДЦ-280 ведется комплектация оборудования… Если говорить о проблемных вопросах, то заказы на значительную часть тяжелого (металлоемкого) оборудования, в том числе основной магнит и многое другое, размещены на Новокраматорском машиностроительном заводе. И мы надеемся, что политический кризис на Украине не помешает поставкам.

6 июня. Рабочий проект строящегося экспериментального корпуса сейчас в стадии коррекций и замечаний — это очень важно, уже можно размещать в любой фирме заказы на создание систем этого корпуса. Но строительство идет с отставанием. Фирму-подрядчика приходится постоянно подстегивать. И еще ведем проект по реконструкции экспериментального зала У-400, наряду с модернизацией самого ускорителя, — это резко увеличит возможности экспериментальных установок после их размещения.

7 ноября. Состоялся общелабораторный научный семинар Лаборатории ядерных реакций имени Г.Н.Флерова «Пределы масс ядер. Программа экспериментальных исследований сверхтяжелых элементов». В конференц-зале ЛЯР собрались ведущие ученые и специалисты лаборатории и Института.

— Открытие сверхтяжелых элементов и сооружение нового экспериментального комплекса в ЛЯР ОИЯИ существенно расширяет поле исследований предельно тяжелых (сверхтяжелых) ядер, — отметил, открывая семинар, вице-директор ОИЯИ М.Г.Иткис. — И этот семинар — первое обсуждение программы исследований лаборатории на 2014-2024 годы.

— Программа на ближайшие три года ясна, — сказал Ю.Ц.Оганесян. — В том плане, что надо сделать и что модернизировать. Впереди, если говорить о последующих планах, много нестандартных подходов и решений. Важно, что наши ускорители должны работать день и ночь, выдавать на эксперимент семь тысяч часов в год. То же — с сепараторами, мишенями, детекторами. И здесь надо быть готовыми ко многим неожиданностям. Сейчас мы обсуждаем перспективы, чтобы в нашей области исследований четко видеть задачи и перспективы следующего Семилетнего плана развития Института.

— Основные контуры десятилетней программы, — завершил обсуждение С.Н.Дмитриев, — нам надо иметь в декабре-январе. Мы благодарны правительству Московской области за финансовую поддержку. Надеюсь, что это обсуждение было полезным для всех.

2015

6 февраля.

«Мой доклад на ПКК по ядерной физике касался создания Фабрики сверхтяжелых элементов, — отметил на нашей очередной встрече Георгий Гульбекян. — На данный момент фактически комплектация циклотрона в проектной части, закупке оборудования, создании оригинальных узлов будущего комплекса идет хорошо, по плану. Около 70 процентов оборудования закуплено и полным ходом отгружается в Дубну. По плану новую физическую установку — газонаполненный сепаратор, более мощный, более эффективный, мы должны запустить в производство в этом году. Проект уже готов. Есть ряд установок: MASHA, VASSILISSA, — которые можно переместить в залы нового корпуса, но это только вопрос времени и выбора очередности.

6 марта. Вернемся к теме, которую мы уже поднимали на наших предыдущих встречах, — кадровое обеспечение всех этих инженерно-технических задач. Понятно, что за несколько месяцев эту проблему не решить и все подводные камни не обойти, но какой-то вектор движения задать надо?

— Эта проблема должна решаться не только на уровне лабораторий, но и всего Института, — считает Г.Гульбекян. — Именно инженерно-технические работники нового поколения — это наш основной дефицит. Конструкторы, энергетики, электронщики, электрики — это не только проблема ЛЯР, ЛФВЭ, где разрабатываются основные проекты, но и Института в целом. Средний возраст специалистов у нас довольно высокий. Надо создавать условия, в том числе и бытовые, обеспечивать доход, соответствующий высокой квалификации этих людей, предоставлять возможности для обеспечения научного и профессионального роста. Еще в большей степени эта проблема коснется следующей семилетки, когда проблема критического возраста встанет во весь рост…

5 июня. Коллектив, конечно, работает хорошо — в том плане, что разделение обязанностей и ответственности за каждую из подсистем жестко закреплено за специалистами, и каждый из них делает все для того, чтобы его оборудование работало непрерывно.

Комплектация оборудования по Фабрике СТЭ идет неплохо. Сейчас в активной стадии подготовка к отгрузке для нас больших корректирующих катушек из Словакии, больших катушек основного магнита из Румынии. Как мы уже отмечали, из Ново-Краматорска пришла вакуумная камера. Все свои обязательства наши подрядчики выполнили, и мы очень благодарны коллективу за эту работу. Очень интересный ионный источник на основе постоянных магнитов ждем из Москвы. Далее — вакуумная техника, системы контроля и управления, аксиальная инжекция и другие элементы ускорительного комплекса.

2016

5 февраля. На строительстве Фабрики сверхтяжелых элементов работы идут активно, почти по графику. Следующий этап после окончания общестроительных работ — «начинка» инженерным оборудованием, и здесь очень важно сохранить взятые темпы, поскольку на этом этапе задействовано много высокотехнологичных фирм-субподрядчиков — не только сама фирма «ЯваСтрой», и их надо правильно организовать, распределить и финансировать, то есть заключить с ними контракты, чтобы не снизить темпы строительства.

В лаборатории мы разработали условия для монтажа основного магнита циклотрона ДЦ-280 как первоочередного объекта, который должен начаться в сентябре этого года. Строители с этими условиями ознакомлены и будут стремиться к указанному сроку обеспечить соответствующие условия. Так что мы надеемся стартовать с монтажом основного магнита, источников питания для него и систем водоохлаждения в сентябре 2016-го. План-график монтажных работ достаточно скрупулезный, им сейчас занимается Борис Гикал, в ближайшее время будет утвержден. Он предусматривает весь комплекс работ, необходимых для качественного организационно-технического, финансового, кадрового обеспечения выполнения поставленных задач.

12 мая. В последние месяцы, — рассказал начальник научно-технологического отдела ускорителей Лаборатории ядерных реакций Борис Гикал, — основные работы по проекту DRIBs-III на текущем этапе связаны прежде всего с подготовкой оборудования ускорительного комплекса к монтажу в строящемся здании. Строительство продвигается очень хорошими темпами. Наши подрядчики очень ответственно относятся к выполнению своих обязательств перед лабораторией, мы ежедневно согласовываем строительные и технические решения, ведем контроль. По плану-графику мы должны осенью начать монтаж оборудования в новом помещении.

Сборка ускорительного комплекса начнется с монтажа магнита циклотрона ДЦ-280. Для нас это очень важная и нетривиальная задача. Прежде всего предстоит доставить к месту монтажа около тысячи тонн оборудования, которое хранится на Савеловском машиностроительном заводе. То есть в деталях разработать схему транспортировки, привлечь к решению организационно-технических вопросов не только специалистов ЛЯР, но и институтские службы.

Следующий этап — магнитные измерения и формирование изохронного магнитного поля в циклотроне. Это займет около трех месяцев. Основное оборудование для монтажа ускорителя сейчас в стадии стендовых проверок. Ионный источник, который будет запускать сектор Сергея Богомолова, находится в стадии сборки и наладки на испытательном стенде. Система контроля и управления, которая изготавливается в ЛЯР, требует особой заботы, частично она будет испытываться на стенде ионных источников.

Еженедельно мы обсуждаем в деталях внутри лаборатории ход реализации проекта, анализируем текущую ситуацию, организуем специальные совещания по обсуждению отдельных узких задач, возникающих в ходе создания ускорителя. И при этом надо учитывать распределение человеческих и организационных ресурсов, потому что никто не снимал с инженерных служб лаборатории заботу о поддержании нормальной деятельности четырех действующих ускорителей. В своих комментариях о ходе проекта DRIBs-III мой коллега главный инженер ЛЯР Георгий Гульбекян всегда подчеркивает именно этот аспект.

В таких совещаниях активно участвует и наша молодежь. И мы очень надеемся на ее энергию и желание участвовать в этом деле. В группу пуска ДЦ-280, сформированную в лаборатории, которую возглавит Василий Семин, вошли как раз молодые сотрудники.

22 сентября. В полном соответствии с утвержденным графиком 15 сентября стартовали работы по монтажу магнита циклотрона ДЦ-280 в здании Фабрики сверхтяжелых элементов Лаборатории ядерных реакций. Работы начаты практически на полгода раньше полной готовности здания. Строительная компания «Ява-Строй» пошла лаборатории навстречу и в первоочередном порядке подготовила зал циклотрона, помещение систем водоохлаждения и форвакуумного оборудования. Служба материально-технического снабжения организовала транспортировку 30-тонных узлов магнита циклотрона со склада Савеловского машиностроительного завода в соответствии с графиком монтажа магнита.

Монтаж идет «с колес»… И всему этому процессу предшествовала полная драматизма, серьезнейшая процедура освидетельствования крана зала циклотрона. Комиссия подписала акты только 14 сентября, за день до старта монтажа.

— Кого ты можешь назвать «с вашей стороны», кто занимает ключевые позиции на этом этапе создания ДЦ-280? — очередной вопрос Георгию Гульбекяну.

— Общее руководство сборкой магнита осуществлял Борис Николаевич Гикал. Непосредственное руководство всем процессом — Николай Федорович Осипов, начальник конструкторско-технологического отдела. Всеми сборочными бригадами руководил Александра Михайлович Ломовцев, начальник технологической группы. И, конечно, как всегда, на высоте была бригада механиков-слесарей под руководством Александра Александровича Гринько. Ему недавно исполнилось 80 лет, но в это трудно поверить, он полон сил, идей, и бригада его великолепно работает.

Одновременно шла работа в главном экспериментальном зале циклотрона, и подготовка узлов магнита в пятом корпусе Лаборатории ядерных проблем. Там очень качественно работала бригада Михаила Игоревича Макарова.

Что касается сложной и разветвленной системы водоохлаждения, этим занималась группа Вячеслава Анатольевича Веревочкина, все инженеры и слесаря работали замечательно. Монтаж этой системы фактически проведен. В ближайшее время они уже выходят на систему водоохлаждения магнита. Готовимся к работе по монтажу форвакуумной системы, этим в начале следующего года займется группа под руководством Максима Вадимовича Хабарова. Все электропитание — в ведении технологического отдела систем электропитания и управления, которым руководит Сергей Васильевич Пащенко, сейчас они готовятся к тому, чтобы обеспечить пусковые работы. Прокладка электросетей внутри экспериментального корпуса — это задача, выполнения которой все мы ждем с большим нетерпением.

2017

Продолжением этого «многосерийного» цикла публикаций можно считать комментарий директора Лаборатории ядерных реакций профессора Сергея Дмитриева, подготовленный по материалам его доклада на сессии Комитета полномочных представителей правительств государств — членов ОИЯИ, представленного 24 ноября.

…Практически все страны-участницы нашего института приняли участие в создании нового ускорителя ДЦ-280. Их прямой вклад в изготовление систем циклотрона — 14 миллионов долларов из общей стоимости 24 млн. Свой вклад внесли Болгария, Польша, Румыния, Словакия, Украина, Чехия. По сути наш новый ускоритель — это коллективное детище, и в него вложены все современные технологии, которыми наши страны владеют в этой области.

Таким образом, каков наш план? Все строительные работы будут завершены до конца этого года и дальше три-четыре месяца уйдет на отладку инженерных систем. Это будет сложный этап. В декабре завершатся все монтажные работы на ускорителе и начнется отладка всех систем и подготовка к запуску.

Я уже говорил о конференции в Польше, которая собрала практически всех ведущих ученых мира, которые занимаются физикой тяжелых ионов и синтезом СТЭ — из России и других стран-участниц ОИЯИ, а также США, Швейцарии, Германии, Японии, Франции, Китая. Это был 4-дневный мозговой штурм на пути к острову стабильности сверхтяжелых элементов, и результаты круглого стола — основные задачи на ближайшее десятилетие. Это прежде всего синтез сверхтяжелых за 118-м — 119, 120 и так далее. Это синтез более тяжелых изотопов. На сегодня у нас самый тяжелый — оганесон-294. Он получен на калифорнии-249, теперь надо синтезировать еще более тяжелые изотопы 118 в реакциях с калифорнием-251. Большая область, к которой мы только приступили, — заполнить вакуум исследований между холодным (нейтронодефицитным) и горячим (нейтроноизбыточным) синтезом. Соответственно, это химия СТЭ и получение изотопов вблизи центра острова стабильности долгоживущих сверхтяжелых.

2018

2 августа. Ход подготовки циклотронного комплекса к пуску комментирует Игорь Калагин, начальник научно-технологического отдела ускорителей ЛЯР ОИЯИ: «Создание Фабрики сверхтяжелых элементов начиналось непросто, но сегодня все трудности позади. На своих местах — основной магнит циклотрона, высоковольтная платформа, где установлены фокусирующий соленоид и электростатический дефлектор для подвода пучка в центр ускорителя. ЭЦР-источник — тоже на месте и уже был испытан на стенде. Есть элемент, который требует особого внимания, — высоковольтная платформа. Мы подняли на ней напряжение до рабочего. Осенью будем получать из источника ионные пучки и инжектировать в центр циклотрона, где они ускорятся уже до финальной энергии, и выводить по каналам. Мишени будут находиться в трех специальных залах, которые соответствуют второму классу по классификации радиохимических лабораторий. Там можно будет работать с высокоактивными мишенями. Когда завершатся автономные пуско-наладочные работы на ДЦ-280, начнутся комплексные испытания. Ионные пучки в тестовом режиме будут поданы в кабину газонаполненного сепаратора».

26 декабря. И, наконец, завершающая точка была поставлена в сообщении Сергея Дмитриева на НТС ОИЯИ: в этот день на циклотроне ДЦ-280 получен первый пучок ускоренных тяжелых ионов. С этим долгожданным событием коллектив ЛЯР поздравил директор ОИЯИ В.А.Матвеев.