Во Франции завершается очередной этап модернизации Европейского центра синхротронного излучения (ESRF). Модернизация позволит увеличить яркость источника излучения более чем в 30 раз. Специалисты Института ядерной физики им. Г.И. Будкера (ИЯФ СО РАН) закончили работы по сборке магнито-вакуумных блоков нового ускорителя – установка системы начнется в 2019 году. Масштабная реконструкция синхротрона продлится несколько месяцев. Запуск модернизированного источника планируется начать в декабре 2019 года, а первые эксперименты на пользовательских станциях начнутся летом 2020 года.
Европейский центр синхротронного излучения (European Synchrotron Radiation Facility – ESRF) находится в Гренобле, он включает в себя синхротрон (периметр 844 м, энергия – 6 ГэВ) – кольцевой ускоритель, в котором при движении заряженных частиц в сильных магнитных полях возникает синхротронное излучение (СИ). Кроме того, Центр имеет развитую научно-исследовательскую инфраструктуру: более 40 пользовательских станций, которые подходят для проведения различных видов рентгеновской микроскопии. Исследования с использованием СИ активно применяются в различных областях науки – прежде всего химии и биологии, а также в медицине, фармацевтике и материаловедении. На сегодняшний день это один из самых востребованных синхротронов в Европе. Сейчас Центр проходит масштабную модернизацию, результатом которой станет многократное – более чем в 30 раз – увеличение яркости источника СИ. Для пользователей это означает повышение качества получаемой «картинки», а также возможность уменьшения количества исходного вещества.
На декабрь этого года намечена полная остановка работы ускорителя, которая необходима для замены оборудования. Синхротрон закрывается на масштабную реконструкцию.
«Демонтаж мы планируем закончить в феврале 2019 года, установка новой системы начнется в марте и продлится до октября 2019 года, – рассказывает Жан-Клод Биаши (Jean-Claude BIASCI), руководитель работ по сборке нового ускорителя. – На декабрь 2019 года запланирован ввод в эксплуатацию обновленного синхротрона, в июле 2020 года начнутся первые эксперименты на пользовательских станциях, а в конце августа Центр заработает в полную силу».
По словам Жан-Клода Биаши, первый этап модернизации начался еще в 2009 году и продолжался до 2015 года. В этот период, прежде всего, активно развивалась и совершенствовалась пользовательская часть комплекса: было открыто несколько новых станций, а на действующих оборудование заменили на более современное. Второй этап, начавшийся в 2015 году, в первую очередь, предполагает апгрейд самого источника СИ. Сейчас установка относится к третьему поколению, и основная цель модернизации – улучшить параметры источника, и «повысить» поколение до четвертого – самого передового, а магнитная система – это один из ключевых элементов ускорителя.
«Модернизация магнитной системы – это не просто замена старых магнитов, – рассказывает кандидат физико-математических наук, заведующий научно-исследовательским сектором ИЯФ СО РАН Константин Золотарев. – Международная команда ученых разработала новый принцип организации магнитной структуры кольца – это позволит существенно, более чем в 30 раз, уменьшить поперечные размеры и угловой разброс пучка электронов, а чем меньше размер, тем выше плотность фотонов и, соответственно, яркость. Современное развитие технологий, прежде всего, точности изготовления магнитных элементов, очень точная выставка на кольцо, позволяет перейти на такие параметры».
Современные ускорительные кольца монтируют из крупных блоков – так называемых гирдерных сборок. Гирдерная сборка – это конструкция из 5-10 магнитов разных типов, собранных на большом (до 6 метров) прочном металлическом столе – гирдере вместе с другими сопутствующими компонентами. Каждая такая сборка включает в себя около 60 изделий, которые были изготовлены различными организациями из стран-участниц коллаборации ESRF. Тендер на монтаж 128 гирдерных сборок ИЯФ СО РАН выиграл в 2017 году.
Монтаж гирдерной сборки. Перенос вакуумной камеры на располовиненные магниты, установленные на гирдере ИЯФ СО РАН«У нас уже был соответствующий опыт, – рассказывает Сергей Гуров, научный сотрудник ИЯФ СО РАН, – В 2011-12 годах мы собирали аналогичную систему для бустерного синхротрона NSLS-II Брукхейвенской национальной лаборатории (США), в 2008 году собирали синхротрон ALBA в Испании, а также участвовали в сборке синхротрона МАХ-IV в Швеции. Поэтому эту работу доверили команде ИЯФ СО РАН, в которую вошли 36 сотрудников из различных подразделений Института».
Сегодня в коллаборацию ESRF входят 22 страны, Россия стала членом объединения в 2014 году. Нашей стране принадлежит 6% от общей доли Управляющей компании ESRF и, соответственно, 6% общего синхротронного времени, которое могут использовать российские исследователи для работы на экспериментальных станциях. Членство предполагает также оплату ежегодных взносов – для России он составляет 5,26 млн. евро в год. Сейчас, в период модернизации Центра, вложенные средства возвращаются странам-участницам практически в полном объеме – в виде тендеров на изготовление различного оборудования. Например, ИЯФ СО РАН таким образом выиграл два тендера: на изготовление октупольных магнитов для новой магнитной системы и на монтаж гирдерных сборок.