Исследован прототип насоса для получения сверхвысокого вакуума в накопительном кольце ЦКП "СКИФ".

Институт ядерной физики им. Г. И. Будкера СО РАН (ИЯФ СО РАН) совместно с заводами ООО "Призма" (г. Искитим) и АО "Полема" (г. Тула) запускают разработку и производство магниторазрядных насосов и нераспыляемых геттеров (газопоглотителей). Эти устройства позволяют создавать сверхвысокий вакуум в ускорителях. Например, в основном накопительном кольце Центра коллективного пользования "Сибирский кольцевой источник фотонов" (ЦКП "СКИФ") будет размещено порядка пятисот подобных насосов. На данный момент изготовлен прототип магниторазрядного насоса и проведены предварительные расчеты и измерения, которые показали приемлемую скорость откачки остаточных газов. При успешном запуске производства этого оборудования для ЦКП "СКИФ", удастся сэкономить 10-15% от стоимости его зарубежного аналога. Промежуточные результаты приняты к печати в журнале AIP Conference Proceedings.
Магниторазрядные насосы и нераспыляемые геттеры отечественного производства разрабатываются для основного накопительного кольца ЦКП "СКИФ". Сверхвысокий вакуум порядка 2x10-9 Торр, который необходим для получения максимального времени жизни пучка в ускорителе, будет создаваться данными насосами.
"Магниторазрядных насосов и нераспыляемых геттеров нужной для ЦКП "СКИФ" конфигурации в России не производят, стоимость зарубежного аналога доходит до 10 000 евро за штуку, – рассказывает старший научный сотрудник ИЯФ СО РАН, кандидат технических наук Алексей Семенов. – На данный момент мы ведем исследование газопоглощающих характеристик прототипа магниторазрядного насоса. Одно из преимуществ нашей разработки заключается в том, что благодаря применению сильных магнитных полей мы сможем уменьшить габариты насоса, сохранив при этом быстроту откачки. В ускорительном комплексе ЦКП "СКИФ", как и в любом другом ускорителе заряженных частиц, есть нехватка места для расположения различного оборудования. Если насос будет слишком большой, то это приведет к нежелательным последствиям, например, изменению расположения элементов магнитной системы".
По словам специалиста, исследуемые прототипы магниторазрядных насосов созданы на основе существующих в ИЯФ СО РАН и успешно применяемых в линейном ускорителе инжекционного комплекса ВЭПП-5 магниторазрядных насосов с сильным магнитным полем. "Первые эксперименты и расчеты показали, что применение магнитов, создающих сильное магнитное поле – это перспективное направление в улучшении параметров вакуумных насосов", – поясняет Алексей Семенов.
В накопительном кольце ЦКП "СКИФ" будет использоваться комбинированный насос – то есть магниторазрядный насос, последовательно соединенный с нераспыляемым геттером. Таким образом, специалисты смогут эффективно откачивать весь спектр остаточных газов: водород, оксид углерода, аргон и метан.
"У нас есть тесный контакт с заводом АО "Полема", который занимается порошковой металлургией, в том числе и спеченными нераспыляемыми геттерами. В ИЯФ СО РАН уже были изготовлены и успешно протестированы прототипы насосов на базе этих нераспыляемых геттеров. Полученные результаты удовлетворяют требованиям, которые предъявляются к насосам для основного кольца ЦКП "СКИФ". На данный момент получено согласие на изготовление пробной партии геттеров необходимых размеров", – добавляет Алексей Семенов.
По словам ведущего научного сотрудника ИЯФ СО РАН Вадима Анашина, разработка современных магниторазрядных и комбинированных насосов для ускорительного комплекса ЦКП "СКИФ", в случае ее успешного завершения, позволит создать в России современное, высокотехнологическое, импортозамещающее производство и сэкономить на оснащении вакуумным оборудованием ЦКП "СКИФ". "Определяют время подготовки производства – жесткие сроки реализации проекта. Через год-полтора мы должны иметь промышленные образцы насосов. Оптимизм вызывает то, что у ИЯФ СО РАН с искитимским заводом многолетние связи еще с советских времен. Например, мы совместно разрабатывали и налаживали серийное производство насосов для первого в России специализированного источника СИ Национального исследовательского центра "Курчатовский институт". Эти разработки в течение более сорока лет находятся в номенклатуре серийного производства предприятия и являются востребованными на территории России", – поясняет Вадим Анашин.
При успешном запуске совместного с заводами ООО "Призма" и АО "Полема" производства отечественных магниторазрядных насосов и нераспыляемых геттеров для ЦКП "СКИФ", ожидается экономия 10-15% от стоимости аналогичного оборудования, приобретенного за рубежом. Также отечественные насосы для создания сверхвысокого вакуума, будут востребованы при реализации научных проектов других российских научно-исследовательских институтов.
Центр коллективного пользования "СКИФ" (Сибирский кольцевой источник фотонов) — установка класса "мегасайенс", источник синхротронного излучения поколения "4+" с энергией 3 ГэВ создается в рамках национального проекта "Наука" в новосибирском наукограде Кольцово. ЦКП "СКИФ" — флагман программы развития Новосибирского научного центра "Академгородок 2.0". Установка позволит проводить исследования с яркими и интенсивными пучками рентгеновского излучения в различных областях науки: химии, физики, материаловедении, биологии, геологии и т. д.