В корпусе стендов и испытаний Центра коллективного пользования «Сибирский кольцевой источник фотонов» (ЦКП «СКИФ») запущен специальный участок площадью около 500 кв. м с чистыми комнатами, системами кондиционирования и фильтрации воздуха — необходимыми условиями для подготовки вакуумных камер к финальной сборке оборудования основного накопителя.
Вакуумная система ЦКП «СКИФ» представляет собой соединенные камеры общей протяженностью более 900 метров, внутри которых с помощью специальных насосов поддерживается глубокий вакуум. Такие условия необходимы для беспрепятственного движения пучка электронов, поскольку частицы рассеиваются и гибнут, если на своем пути сталкиваются с молекулами остаточных газов или пылинками.
Единая вакуумная система проходит сквозь все элементы ускорительного комплекса — линейный ускоритель, бустерный синхротрон, накопительное кольцо и каналы транспортировки пучка.
К глубине вакуума в накопителе ЦКП «СКИФ» — особые требования. В этом сегменте ускорительного комплекса электронный пучок должен вращаться на протяжении 10 часов и более, чтобы обеспечить исследовательские станции стабильным синхротронным излучением.
Для подготовки вакуумных камер накопителя запущен вакуумный участок — три помещения с особыми условиями. Здесь проводится финальное очищение камер от частичек пыли и других загрязнений, которые неизбежно возникают в процессе производства, хранения и транспортировки, а также молекул остаточных газов, которые испаряются с поверхности металла.
Первый этап подготовки — очистка в ультразвуковых ваннах. Помещение оснащено четырьмя ваннами (длиной 1,5 и 4 метра), наполненными деионизованной дистиллированной водой, сквозь которую проходят ультразвуковые волны, удаляя налет с поверхностей камер без механического контакта. Второй этап — сушка в специальных шкафах. Третий — формирование отдельных элементов камер в сборки длиной от 3 до 4,5 метров. После завершения этих процедур готовые сборки отправляются на прогрев в специальные печи.
Для прогрева вакуумных камер СКИФ специалисты Института ядерной физики им. Г. И. Будкера СО РАН спроектировали и изготовили три пятиметровые печи, каждая весит порядка двух тонн. В них одновременно могут устанавливаться до шести сборок вакуумных камер. Далее их прогревают при температуре 150 градусов Цельсия в течение суток.
«Это очень важный этап. Во-первых, это заключительное очищение поверхности. Во-вторых, это возможность обнаружить дефекты вакуумной камеры и ее соединений. Во время прогрева из микротрещин испаряется вода, что дает возможность обнаружить и ликвидировать дефект до финальной сборки. Если оставить воду в микротрещине, то ускорительная техника будет продолжительно работать, однако полное испарение неизбежно, и оно приведет к разгерметизации камеры, что остановит работу всего комплекса на длительный период. Магнитно-вакуумную сборку нужно будет отсекать из накопительного кольца, отвозить на вакуумный участок, разбирать, ремонтировать, вновь собирать со всеми точными геодезическими измерениями, возвращать на место, проводить пуско-наладочные работы. Поэтому необходимо сразу устранить маленькие дефекты, чтобы не допустить больших проблем», — рассказал заведующий лабораторией ИЯФ СО РАН кандидат физико-математических наук Александр Краснов.
Установка геттерного насосаТолько после всех этапов подготовки вакуумные сборки устанавливаются внутри магнитов накопителя.
Сверхвысокий вакуум в основном накопителе создают и поддерживают больше тысячи вакуумных насосов различного типа, они равномерно распределены вдоль кольцевой траектории движения электронов. Сначала вакуум создают большие станции — турбомолекулярные насосы, они обеспечивают разрежение на уровне 10-4–10-8 Торр. Далее начинают работать комбинированные насосы — геттерные, совмещенные с магниторазрядными. Они откачивают молекулы газов не механически, а разбивают их на ионы, которые вступают в реакцию с активным металлом — титаном, образуя стабильные химические связи или твердый раствор. Такие насосы способны создавать вакуум до 10-11 Торр.
На данный момент подготовку на вакуумном участке прошло около 40% вакуумных камер, началась их установка на гирдерные сборки накопительного кольца.
Печь для прогрева вакуумных камер