NICA Над глобусом научного проекта

Ученый всегда должен быть над глобусом.
Должен видеть и знать все, что делается на земном шаре.

Считается, что активная фаза проекта NICA началась после завершения модернизации Нуклотрона в 2011 году, когда дубненский ускоритель вышел на проектные параметры и тем самым подтвердил правильность выбора установки и технических решений. И хотя прошло около пяти лет, небольшой срок для создания коллайдера, уже, наверное, никто не возьмется посчитать, сколько стран, институтов, изобретений и оборудования использованы в проекте. Задействованы специалисты буквально со всех континентов. И подобно тому как кварк-глюонную плазму сравнивают с "кашей из кварков", техническая сторона проекта теперь представляет собой многоликое международное сообщество специалистов, взаимодействующих в творческом силовом поле. Вице-директор ОИЯИ член-корреспондент РАН Г.Трубников (на снимке), руководитель сооружения ускорительного комплекса NICA, по нашей просьбе "провел экскурсию" по странам и регионам, отмеченных эмблемой NICA. Факты получились впечатляющие, публикуем их коротко, с небольшими комментариями, как говорится, "галопом по Европам".

Г.Трубников: "Первыми партнерами я бы назвал ЧЕХИЮ и СЛОВАКИЮ. С участием Чехии была произведена модернизация вакуумной системы. Таким образом были устранены основные причины низкой интенсивности пучка, больших потерь, связанных с плохим уровнем вакуума. Именно благодаря модернизированным источникам питания из Словакии удалось автоматизировать работу ускорительного комплекса. Эти два завода, EVPU (Словакия) и Vacuum Praha (Чехия), до сих пор наши надежные партнеры. С ними же были заключены первые контракты в 2011 году, когда мы стали делать НИОКР для бустера и коллайдера. Они и сейчас очень активно участвуют в разработке".

Сегодня количество контрактов разной степени подписания и реализации настолько велико, что непросто систематизировать участников по интеллектуальному или ресурсному вкладу. Даже в алфавитном порядке расставить страны будет не совсем справедливо, потому что только в РОССИИ для NICA работают предприятия и институты из разных субъектов Федерации. Это многолетние партнеры ОИЯИ по криогенным системам: заводы НПО "Гелиймаш", БКЗ "Криогенмаш", машиностроительный завод в Савелово и предприятия госкорпорации "Ростехнологии"; предприятия ГК "Росатом": завод "Электрохимприбор" на Урале, институты и заводы в Москве и Московской области, Санкт-Петербурге. В Дубне в первые годы становления предприятия НПО "Атом" были проблемы со сроками и качеством продукции, но сейчас все стало на рельсы и заключаются большие контракты не только для NICA, но и для немецкого проекта FAIR.

Г.Т.: "С самых первых лет проекта NICA у нас образовалось очень продуктивное сотрудничество с институтами РАН и НИЦ "Курчатовский институт". Мы с определенным риском вместе с ИТЭФ и МИФИ решились взяться за возрождение технологии линейных ускорителей RFQ в России. Этот тип ускорителей был предложен в СССР в 60-70-е годы и тогда стал революционным. Сейчас такие ускорители работают по всему миру, но, к сожалению, в России по этой технологии за последние 30 лет ничего не сооружалось. Опасение было в том, сможем ли спроектировать и изготовить такую установку, потому что на заводах многие технологии были утеряны. Мы вели переговоры с несколькими организациями, в итоге ИТЭФ, МИФИ и РФЯЦ ВНИИТФ (Снежинск) вместе с ускорительным отделением ЛФВЭ ОИЯИ реализовали замечательный проект и сделали ускоритель-форинжектор ЛУ-20. В прошлом году он был запущен. За последние много лет это первый ускоритель RFQ в России, мы полностью вернули технологию в страну: научили конструкторов, организовали производство, освоили много нетривиальных технологий и операций при изготовлении".

С НИЦ "Курчатовский институт" заключен контракт на серийное производство высокотемпературных сверхпроводящих токовводов для коллайдера. Уже поставлены несколько пар таких изделий, которые позволят значительно экономить эксплуатационные расходы ускорительного комплекса. Сотрудничество с новосибирским ИЯФ имени Будкера никогда не прекращалось и сейчас перешло в очень активную фазу (наверное, с этим институтом больше всего совместных работ) - подписаны несколько 2-3-летних контрактов. А основная ускоряющая система для бустера, например, уже изготовлена, испытана и находится в Дубне, ждет своего часа установки в кольцо бустера. Специалисты ИЯФ модернизировали ускоряющую ВЧ-систему для Нуклотрона, закончили изготовление системы электронного охлаждения для бустера, начали проектировать сложнейшую систему электронного охлаждения для коллайдера и активно участвуют в расчетах, моделировании, конструировании. В ближайшие годы с ними, по результатам конкурсных процедур, скорее всего, будут подписаны многолетние контракты на крупные суммы. Большой интеллектуальный вклад в проект вносят кафедры-партнеры NICA из самых ярких вузов страны: МГУ, МИФИ, СПбГУ.

Г.Т.: "Проектируя и сооружая такой масштабный ускорительно-экспериментальный комплекс, мы отчетливо понимаем, что нам необычайно повезло быть причастными к такому уникальному проекту. Научные организации из стран-участниц и России вместе строят сейчас светлое и многообещающее будущее ОИЯИ. Мы ощущаем колоссальную поддержку Министерства образования и науки, Правительства РФ. Как известно, в рамках Федерального закона о бюджете 2016 года выделены значительные финансовые средства на поддержку мега-сайенс проекта NICA, сооружаемого на территории России. Большая часть этих средств должна пойти на контракты с российскими вузами и предприятиями, таким образом поддерживая новейшие и самые передовые науки и технологии в стране местопребывания Иститута. Конечно, нас традиционно поддерживают и партнеры из европейских лабораторий, в частности ЦЕРН, GSI/FAIR и других. Получены несколько детекторов для эксперимента BM@N, они уже протестированы, испытаны и будут работать в первой фазе эксперимента. Метрология, магнитные измерения, расчеты систем охлаждения пучков - это наши направления взаимодействия с ЦЕРН".

Делегация послов 11 стран Латинской Америки.

РУМЫНИЯ поставляет уникальные обмотки для мультипольных магнитов бустера. В самом ближайшем будущем планируется расширить участие румынских коллег в плане сооружения сверхпроводящих элементов магнитов для коллайдера NICA и в перспективе - для квадрупольных блоков синхротрона SIS-100 в проекте FAIR.

БОЛГАРИЯ - несколько высокотехнологичных предприятий разрабатывают и производят для NICA вакуумные сборки мониторов положения пучка для бустера, управляющую электронику для будущего комплекса. Эксперты из ИЯИЯЭ и Университета Софии активно участвуют в расчетах нелинейной динамики пучка в коллайдере.

ПОЛЬША - осуществляется очень эффективное сотрудничество с промышленными компаниями. Это касается проектирования и изготовления крупных источников питания, имеющих сложную конфигурацию и высочайшие требования к параметрам тока и напряжения. Кроме того, производятся вакуумное оборудование, криостаты для бустера, сложные в исполнении вакуумные камеры. Для производства этих камер обращались к нескольким производителям в Дубне, Подмосковье, на Урале, в европейских странах, но только польская компания Frako-Term сумела создать консорциум на территории Европы в нескольких странах. В Австрии производят металл, оснастку делают в Польше и в Италии, участок по изготовлению и испытанию камер расположен в Италии.

Г.Т.: "С этим мы бились больше трех лет. Изделия очень нетривиальные - тонкостенные сверхвысоковакуумные камеры эллипсного сечения и радиусом кривизны 14 метров - особенно с точки зрения расчета оболочки и прочностной конструкции. Кстати, расчеты проводила в ЛФВЭ Екатерина Шевченко, которая окончила "Бауманку" по специальности прочностного расчета оболочек изделий для соответствующих целей. Училась делать это для снарядов, а ее умение пригодилось для расчета оболочек вакуумных камер сверхпроводящего ускорителя".

Кроме того, польские сотрудники под руководством Г.Малиновского организовали в ОИЯИ изготовление термометров - криогенных датчиков температур для всего ускорительного комплекса. За несколько лет нужно не только изготовить около 600 термометров, работающих при гелиевых температурах порядка нескольких кельвинов, но и откалибровать их, снабдив уникальным калибровочным сертификатом.

ИТАЛИЯ - несколько производителей взялись за самую сложную часть детектора MPD - сверхпроводящий соленоид. Поставщика искали больше двух лет, в тендере участвовали несколько производителей, в том числе из США, Японии. Итальянский концерн в итоге предложил лучшие условия, взяв на себя и большую ответственность.

США - интеллектуальная, экспертная, технологическая поддержка коллег из национальных лабораторий. В частности, Фермилаб передал в ОИЯИ части системы стохастического охлаждения для коллайдера, и, в том числе, элементы системы электронного охлаждения.

ЮАР - традиционно участвует в NICA интеллектуальным вкладом, занимаясь теоретическими расчетами и моделированием. Предприятия этой страны (NECSA) изготавливают несколько криостатов. Кроме того, интересный вклад - разработка системы внешней инжекции для сверхпроводящего источника тяжелых ионов КРИОН. Выполнена она одним из южноафриканских аспирантов, сейчас система разработана и испытывается на источнике.

КИТАЙ - в Дубну уже привезли вакуумные изделия, высокотемпературные сверхпроводники. Сейчас обсуждается возможность изготовления огромной партии электромагнитных калориметров, детекторов для электрон-позитронных пар и прямых фотонов - важнейших элементов будущего детектора MPD. Производство рассчитано на несколько лет, в результате нужно будет выйти на производительность 1 блок в день, а таких блоков нужно несколько тысяч.

БЕЛАРУСЬ - подписаны несколько крупных контрактов на поставку различного оборудования: метрологические приборы, системы опорной геодезической сети, манипуляторы, устройства, работающие в вакуумной системе ускорителя.

Г.Т.: "Сейчас с белорусскими учеными, а также коллегами из МИФИ и ИТЭФ мы начинаем совместный проект, НИОКР для сверхпроводящего линейного ускорителя протонов и легких ионов. Это новая страница в истории Института и, может, даже России и других стран-участниц. Такими установками у нас еще никто не занимался всерьез - так, чтобы довести до работающей машины. "Горизонт" реализации такой разработки, думаю, лет 5-7. Начинаем сейчас собирать международную коллаборацию, привлекая лучших экспертов со всего мира - из Канады, Италии, Германии. В основном это соотечественники, обладающие опытом разработки и эксплуатации таких ускорителей. Ну а нам, имеющим сверхпроводящие кольцевые ускорители и достаточно развитую криогенную инфраструктуру, просто сам Бог велел начать заниматься разработкой СП-линака. Белорусские специалисты вместе с коллегами в ОИЯИ активно участвовали в изготовлении прототипов и моделей сверхпроводящих резонаторов для ILC, международного линейного ускорителя, сейчас эти наработки мы хотим использовать для прототипирования и конструирования резонаторов сверхпроводящего протонного линака, который через несколько лет должен заменить ЛУ-20 на Нуклотроне. Это должно обеспечить качественный скачок в ускорительных технологиях для наших базовых установок".

УКРАИНА - традиционно активный партнер с точки зрения изготовления различных элементов и систем: детекторы для ускорителей, электромагнитные колориметры, прототипы детекторов для MPD, различные сложные механические системы для эксперимента BM@N и установки MPD. Харьковский университет уже несколько лет участвует в расчетах конструкций сверхпроводящих магнитов для коллайдера, которые будут установлены на участках сведения/разведения пучков. Киевский политехнический университет участвует в проектировании различных систем АСУ ускорительного комплекса. Киевские теоретики из Института теоретической физики имени Н.Н.Боголюбова традиционно вносят большой вклад в формирование физической задачи исследований.

ГЕРМАНИЯ - главный с точки зрения и интеллектуального, и ресурсного участия партнер. Что неудивительно, поскольку проект FAIR осуществляется параллельно с NICA, идет интенсивный обмен опытом, технологиями, организуются производства элементов сразу для двух установок - в Дубне и в Дармштадте. Уже реализуется великое множество контрактов по разработке и поставке электроники, различной высокоточной силовой электротехники. Дрезденское предприятие производит гелиевые сателлитные рефрижераторы для фабрики сверхпроводящих магнитов, бустера, коллайдера и сверхпроводящего соленоида MPD.

Г.Т.: "Из наиболее ярких страниц в нашем взаимодействии с Германией я бы назвал три. Совместное создание, софинансирование с обеих сторон фабрики по сборке и криогенным испытаниям сверхпроводящих магнитов (руководители Г.Ходжибагиян и С.Костромин). Участок по сборке и испытаниям силиконовых трекеров - вершинного детектора MPD (руководитель Ю.Мурин). Проектирование, разработка, создание тяжелоионного линака, первого в мире линейного ускорителя с ВЧ-системой на твердотельных усилителях (руководители А.Бутенко, В.Мончинский, А.Сидорин). Этот контракт длился почти 4 года, в этом году установку планируем полностью ввести в эксплуатацию, и он заработает в качестве инжектора тяжелых ионов (вплоть до урана) для NICA".

В каждом из этих фактов, как в матрешке, скрыты свои "интернациональные" детали. Например, немецкие коллеги, которые отвечали за высокочастотный генератор для тяжелоионного линака, нашли производителя в Австралии, и австралийские специалисты приезжали в Дубну на испытания. Микросхемы для производства силиконовых трекеров приходят из Японии. В составе команды немецкой фирмы "Штрабаг", которая выиграла тендер на строительство зданий NICA, работают сербские строители. Программное обеспечение разрабатывается с участием американских коллег. В проекте так или иначе задействованы представители всех стран-участниц ОИЯИ. Мега-сайенс проект набирает обороты. Рассказать обо всех участниках проекта (будь то страны или научные центры, не говоря уже о группах или отдельных предложениях) невозможно, разве что по отдельности, и то не о каждом. А жаль. Наступает время стремительных событий, многостраничных документов, сборников статей. И можно только догадываться, как много скрывается за отчетной строкой: "В сборнике теоретических предложений "Белая книга" сейчас 111 статей от 188 экспертов из 70 центров 24 стран мира".