Проекты ХХI века

NICA: на основе передовых разработок

В соответствии с планами создания ускорительного комплекса NICA в ЛФВЭ поступает оборудование, изготовленное в ведущих ускорительных центрах мира.

С середины ноября по 3 декабря группа специалистов из Института ядерной физики имени Будкера осуществляла сборку, настройку и тестирование на стенде в ЛФВЭ ускоряющих станций бустера, изготовленных в Новосибирске. 25-26 ноября было проведено рабочее совещание по проекту создания барьерных высокочастотных станций коллайдера NICA, за изготовление которых также готов взяться ИЯФ. В начале декабря в ЛФВЭ прибыла первая секция нового ускорителя тяжелых ионов, изготовленная в Германии, а двумя неделями ранее получен из Австралии высокочастотный усилитель, предназначенный для ее питания.

Стратегия создания комплекса NICA основана на использовании самых передовых разработок при реализации всех его основных узлов. При этом изготовление оборудования осуществляется организациями, имеющими большой опыт и хорошо зарекомендовавшими себя на международном уровне. Институт ядерной физики имени Будкера участвует в разработке и изготовлении нескольких систем комплекса NICA. Это система электронного охлаждения и ускоряющая система бустера, каналы транспортировки пучков из Нуклотрона в коллайдер, ВЧ-система барьерного напряжения коллайдера. ИЯФ готов также участвовать в тендере на проектирование и изготовление ВЧ-систем гармонического напряжения коллайдера. Система электронного охлаждения коллайдера также будет разрабатываться совместно ОИЯИ и ИЯФ. Все производимое высокотехнологичное оборудование имеет длительный срок изготовления, что необходимо учитывать при планировании заказов.

Разработка концептуального проекта ускоряющей высокочастотной системы бустера была начата в 2009 году. ИЯФ имени Будкера предложил современное решение, в котором, в отличие от ускоряющей системы Нуклотрона, используется не резонатор "открытого типа", а широкополосный, на основе новых ферромагнитных материалов. Аналогичные устройства используются сейчас уже в нескольких ускорительных центрах Японии, США и Германии. ИЯФ аналогичные станции изготавливал для ускорительного комплекса в IMP Ланчжоу (Китай). В комплект ускоряющей системы бустера входят две одинаковых станции, обеспечивающие по 5 кВ напряжения на зазоре. В сентябре этого года в Новосибирске при участии специалистов из ОИЯИ были проведены радиотехническая настройка и стендовые испытания изготовленных станций. После этого станции были перевезены в Дубну, и с середины ноября бригада из ИЯФ провела последовательную сборку, настройку и тестирование станций на стенде в корпусе №2 (фото 1). С использованием имитатора цикла магнитного поля было продемонстрировано соответствие всех параметров станций техническому заданию. На основе результатов испытаний выработаны рекомендации по развитию управляющей электроники и интегрированию станций в структуру бустера.

Фото 1. Испытание ускоряющей станции бустера на стенде в ЛФВЭ. На снимке слева направо:
А.М.Пилан, А.М.Батраков, Г.А.Фатькин, О.И.Бровко, И.В.Ильин, Г.Я.Куркин.

В рамках визита специалистов из ИЯФ 25 и 26 ноября состоялось рабочее совещание по проекту создания барьерных высокочастотных станций коллайдера NICA (фото 2). Со стороны ИЯФ в нем приняли участие В.М.Петров, А.Г.Трибендис, Е.И.Ротов, от ОИЯИ - И.Н.Мешков, О.И.Бровко, В.И.Волков, А.В.Елисеев, О.С.Козлов, А.О.Сидорин, В.М.Слепнев и Э.И.Уразаков. Высокочастотная система коллайдера включает в себя три типа устройств. Станции барьерного ВЧ-напряжения предназначены для накопления пучка с требуемой интенсивностью. По конструкции они близки к ускоряющим станциям бустера. Две другие системы - гармонического ВЧ-напряжения, на основе резонаторов - предназначены для группировки и формирования коротких сгустков, необходимых для получения проектной светимости.

Фото 2. Пультовая Нуклотрона: обсуждение проекта ВЧ-станций барьерного напряжения коллайдера NICA.

В ходе совещания подробно обсуждались режимы работы коллайдера и возможные технические решения, обеспечивающие соответствие высоким требованиям. В качестве одного из таких специфических требований можно указать необходимость надежной работы систем в течение всего планируемого срока выполнения физической программы исследований. А для комплекса NICA это составляет примерно 25 лет. Соответственно, все материалы и узлы систем должны пройти длительный период предварительных испытаний перед началом их использования. ИЯФ готов принять участие в тендере на изготовление всех трех высокочастотных систем коллайдера. Станции барьерного ВЧ напряжения включены в стартовую комплектацию оборудования коллайдера, и их разработку необходимо начать уже в следующем году. В результате совещания было уточнено техническое задание и сформулированы конкретные планы работ.

Фото 3. Ускоряющая структура первой секции линейного ускорителя тяжелых ионов для ускорительного комплекса NICA в процессе сборки и настройки в Германии.

Начало декабря было ознаменовано еще одним важным для проекта NICA событием. В ЛФВЭ была доставлена первая секция ускорителя тяжелых ионов, изготавливаемого в Германии по контракту с фирмой "Беватек". В разработке ускорителя приняли участие такие известные в ускорительном мире специалисты, как У.Ратцингер и А.Шемпп. За их плечами несколько ускорителей, изготовленных для лабораторий в Германии, Израиле, США. Ускоритель для комплекса NICA развивает идеи, реализованные "Беватек" при создании ускорителя для Брукхейвенской лаборатории (США). Но, в отличие от всех существовавших ранее ускорителей подобного типа, элементная база мощного высокочастотного усилителя для питания ускоряющих секций строится не на лампах, а на транзисторах. Усилитель изготавливается одной из специализированных фирм в Австралии. Первая секция ускорителя после сборки и радиотехнической настройки (фото 3) была подготовлена к отправке в Дубну еще в начале октября, но из-за изменений политической обстановки процесс оформления вывоза оборудования из Германии оказался несколько затянутым. Однако все трудности были успешно преодолены, и на прошлой неделе ускоряющая секция выгружена в здании синхрофазотрона. Двумя неделями ранее был получен из Австралии и предназначенный для нее усилитель. Ввод в эксплуатацию нового линейного ускорителя намечен на следующий год.

Анатолий СИДОРИН,
заместитель начальника ускорительного отделения ЛФВЭ