| Разработчики: | Институт катализа им. Г.К. Борескова |
| Отрасли: | Фармацевтика, медицина, здравоохранение |
Содержание |
2024
Россия импортозаместила ускоритель частиц для источника синхротронного излучения
Конструкторско-технологический институт научного приборостроения Сибирского отделения РАН разработал первое в России оборудование для формирования пучка синхротронного излучения, которое будет использоваться в проекте «Сибирский кольцевой источник фотонов» под Новосибирском. Об этом 16 декабря 2024 года сообщила пресс-служба института.
Как пишет CNews, разработанные рентгеновские щели способны формировать пучок синхротронного излучения необходимой апертуры в условиях глубокого вакуума и высоких радиационных нагрузок. Ранее подобное оборудование производилось только в Германии, Англии и Дании по цене в 3-4 раза выше российских аналогов.
 | Мы разработали собственную технологию производства рентгеновских щелей, теперь российские исследователи смогут получать оборудование существенно дешевле и быстрее, – заявил директор КТИ НП Петр Завьялов. |  |
Каждая щель состоит из четырех широких «ножей» из термоустойчивых металлов, которые формируют пучок необходимого размера. Конструкция оснащена автоматизированными приводами и системой водяного охлаждения для защиты от перегрева при высоких температурах.Дмитрий Бородачев, DатаРу Облако: Наше преимущество — мультивендорная модель предоставления облачных услуг 
Институт также разработал программное обеспечение для управления щелями, позволяющее задавать точные координаты их положения и получать данные с энкодеров для автоматизированного управления экспериментом.
Строительство Центра коллективного пользования «СКИФ» началось в наукограде Кольцово в 2023 году в рамках национального проекта «Наука и университеты». Центр включит ускорительный комплекс, экспериментальные станции и лабораторный комплекс.
Характеристики установки позволят проводить передовые исследования с интенсивными пучками рентгеновского излучения в различных областях науки — химии, физике, материаловедении, биологии, геологии и гуманитарных науках.
Новосибирский государственный технический университет с 2021 года готовит специалистов для проекта по направлениям «Конструкторско-технологическое обеспечение машиностроительных производств» и «Материаловедение и технологии материалов».[1]
На строительство синхротрона СКИФ направили ₽3,5 млрд
Федеральный бюджет выделил ₽3,5 млрд на продолжение строительства Центра коллективного пользования «Сибирский кольцевой источник фотонов» (ЦКП «СКИФ») в 2025 году. Об этом стало известно 21 ноября 2024 года. Финансирование предусмотрено для реализации следующего этапа проекта, общая стоимость которого достигла ₽47,3 млрд.
Как передает «Интерфакс», первый вице-спикер Госдумы России, депутат от Новосибирской области Александр Жуков подчеркнул, что это важнейший, не только для Новосибирска, но и для всей России объект.
Строительство синхротрона началось 25 августа 2021 года в окрестностях наукограда Кольцово Новосибирской области. Объект возводится вблизи Государственного научного центра «Вектор».
Проект предусматривает создание 30 экспериментальных станций. Из них 14 станций будут использовать излучение вставных устройств, размещаемых в прямолинейных участках основного кольца длиной 4-6 метров, а 16 станций разместятся на пучках, формируемых поворотными магнитами.
СКИФ станет первым в мире источником синхротронного излучения поколения 4+ с энергией 3 ГэВ. По уточненному плану строительства, в начале 2025 года специалисты приступят к настройке станций первой очереди.
На экспериментальных станциях ученые будут изучать структуры биополимеров, механизмы функционирования живых организмов и передачи наследственной информации. Также планируется исследовать механизмы действия лекарственных препаратов, разрабатывать новые материалы и анализировать быстротекущие процессы.
Реализация проекта позволит создать в России уникальный научный комплекс мирового уровня для проведения передовых исследований в области физики, химии, биологии и материаловедения. Центр обеспечит российским ученым возможность проводить эксперименты, ранее доступные только на зарубежных установках.[2]
Создание первого в России детектора на полупроводниках
В сентябре 2024 года стало известно о том, что ученые Томского государственного университета (ТГУ) и Института ядерной физики СО РАН (ИЯФ СО РАН) разработали и протестировали первый в России координатный детектор на полупроводниках для Центра коллективного пользования «Сибирский кольцевой источник фотонов» (СКИФ).
Как передает «Интерфакс», данный детектор, обладающий способностью выдерживать высокие потоки энергии, будет установлен на исследовательской станции для изучения быстропротекающих процессов. По словам руководителя проекта и ведущего научного сотрудника лаборатории детекторов синхротронного излучения ТГУ Льва Шехтмана, использование этого детектора позволит исследовать реакцию различных материалов на импульсные тепловые и механические нагрузки. Детектор также сможет фиксировать распространение ударных волн и других динамических процессов в микросекундном диапазоне.
В рамках проекта, поддержанного мегагрантом правительства России, радиофизики ТГУ разработали сенсоры на основе арсенида галлия, компенсированного хромом, что позволяет детектору осуществлять съемку со скоростью до 10 млн кадров в секунду. Электроника для детектора была создана специалистами из ИЯФ СО РАН. Ученые выбрали арсенид галлия, поскольку этот материал обладает повышенной радиационной стойкостью и высокой чувствительностью к рентгеновскому излучению. Это делает его эффективным для работы с излучением высокой энергии, на которой обычные кремниевые детекторы, используемые на синхротронах в других странах, менее эффективны.
Как отметил заместитель директора ЦКП «СКИФ» по научной работе Ян Зубавичус, в постсоветское время технологии изготовления рентгеновских детекторов в России были утрачены, и все подобные изделия закупались за рубежом.
| | Рентгеновский детектор – это ключевая единица всех экспериментальных станций источника синхротронного излучения. Без них невозможно ни одно исследовательское исследование, – отметил он.[3] | |
Увеличение бюджета на 1 млрд рублей
В июле 2024 года правительство России приняло решение об увеличении бюджета на ₽1,08 млрд для строительства и оснащения оборудованием «Сибирского кольцевого источника фотонов» (СКИФ) в наукограде Кольцово Новосибирской области. Это решение было утверждено специальным распоряжением, допускающим корректировку цены контракта в пределах доведенных лимитов бюджетных средств.
Государственный контракт на реализацию проекта СКИФ был заключен в мае 2021 года между министерством образования и науки России и Институтом ядерной физики им. И.Г. Будкера СО РАН, выступающим в качестве единственного поставщика оборудования. Изначальная сумма контракта составляла ₽8,9 млрд, теперь она увеличится до ₽10,1 млрд.
Проект СКИФ представляет собой комплекс из 34 зданий общей площадью 86,8 тыс. кв. м. Планируется, что 30 экспериментальных станций позволят ежегодно проводить исследования с интенсивными пучками рентгеновского излучения 2 тыс. ученых из России и других стран. Результаты этих исследований найдут применение в различных областях науки, включая медицину.
Общий объем инвестиций в создание СКИФ оценивается в ₽47 млрд. Заказчиком и застройщиком выступает Институт катализа СО РАН, а генеральным подрядчиком – концерн «Титан-2», входящий в структуру госкорпорации «Росатом». Контракт на строительство был подписан в апреле 2022 года на сумму ₽5,8 млрд.
Выход объекта на техническую готовность запланирован на конец 2024 года, после чего с начала до середины 2025 года должен пройти период опытной эксплуатации комплекса. Согласно текущей информации, к настоящему моменту исполнены обязательства на сумму ₽377,8 млн.
Проект СКИФ является частью более широкой инициативы правительства по развитию синхротронных и нейтронных исследований в России. В апреле 2024 года была расширена и продлена до 2030 года федеральная научно-техническая программа в этой области. На её реализацию из федерального бюджета планируется направить около ₽450 млрд.[4]
2023
Развитие синхротрона СКИФ оценено в 90 млрд рублей
Строительство в наукограде Кольцово под Новосибирском Центра коллективного пользования «СКИФ» с синхротроном поколения «4+» до 2035 года потребует 90 млрд рублей вложений. В эту сумму включено не только строительство самой установки, но и создание инфраструктуры, расходы на эксплуатацию и возведение трех десятков зданий. Об этом в конце декабря 2023 года рассказал директор центра Евгений Левичев.
Заместитель директора центра по научной работе Ян Зубавичус подтвердил оценку инвестиций и уточнил следующее:
| | Наши планы предварительные, пока мы не получили подтверждения о выделении финансирования от министерства науки и высшего образования РФ. Программа инфраструктурного развития, вообще все расходы СКИФа до 2035 года на 90 млрд рублей практически выходят. | |
По словам Зубавичуса, озвученные вложения не включает уже утвержденные расходы на создание объекта. Он отметил, что с 2026 года планируется запускать по две экспериментальных станции, не снимается с повестки создание специализированной вирусологической экспериментальной станции и так называемых станций упрощенного дизайна.
Впоследствии техническое обслуживание станции и содержание штата сотрудников, по оценкам руководства Центра коллективного пользования «СКИФ», будет обходиться примерно в 1 млрд рублей в год. На станции смогут проводиться исследования в области точных и естественных наук, одновременно инфраструктурой станции смогут пользоваться до двух тысяч специалистов.
Сибирский кольцевой источник фотонов создается по указу президента России в рамках национального проекта «Наука и университеты». Его создание направлено на реализацию федерального проекта «Развитие передовой инфраструктуры для проведения исследований и разработок в Российской Федерации» и государственной программы «Научно-технологическое развитие Российской Федерации».[5]
Цифровой «СКИФ». Зачем у научного мегапроекта стоимостью 47 млрд рублей создается виртуальный двойник
В конце августа 2023 года стало известно о создании цифрового двойника экспериментальных станций Сибирского кольцевого источника фотонов (СКИФ). О пользе такого ИТ-проекта рассказал директор Института вычислительной математики и математической геофизики Сибирского отделения Российской академии наук (ИВМиМг СО РАН) Михаил Марченко.
По его словам, цифровой двойник (ЦД) - это не просто трехмерная модель, а комплексная компьютерная модель, которая описывает полноценную структуру, функциональность и поведение объекта. С помощью ЦД специалисты смогут непрерывно собирать данные телеметрии, а затем управлять объектом, опираясь на полученную информацию.
| | Цифровой двойник — основа для системы принятия решений по управлению, — подчеркнул Марченко. | |
По его словам, задачи цифрового двойника - планирование модернизации оборудования и ремонта комплекса; прогнозирование аварийных ситуаций; управление экспериментальными данными и обеспечение информационной безопасности.
Цифровой двойник создают специалисты консорциума «Комплексные цифровые ЦКП СКИФ», в который входит ИВМиМг СО РАН как головная организация, ЦКП «СКИФ», Институт катализа им. Г.К. Борескова СО РАН и Конструкторско-технологический институт научного приборостроения СО РАН.
Центр коллективного комплекса «Сибирский кольцевой источник фотонов» (ЦКП «СКИФ») - это научная установка класса «мегасайенс» из 34 зданий и сооружений, а также инженерного и технологического оборудования для научных исследований на пучках синхротронного излучения. По данным правительства, общий объем бюджетных ассигнований на строительство СКИФа превышает 47 млрд рублей, к концу августа 2023 года проект находится на стадии строительства.[6]
Изготовление первых рентгеновских линз для синхротрона СКИФ
Сотрудники Международного научно-исследовательского центра «Когерентная рентгеновская оптика для установок «Мегасайенс» (МНИЦ РО) БФУ им. И. Канта в Калининграде изготовили новые типы фокусирующих устройств для станции 1-1 «Микрофокус» Центра коллективного пользования «Сибирский кольцевой источник фотонов» (ЦКП СКИФ). Об этом сообщили в пресс-службе социоцентра Минобрнауки РФ в середине июня 2023 года.
Разработка представляет собой набор рентгеновских преломляющих металлических линз. Они будут установлены на высокоточном рентгеновском трансфокаторе для обеспечения управления пучком синхротронного излучения (СИ). Линзы способны пропускать и фокусировать пучок СИ в глубоком вакууме и при экстремальных тепловых нагрузках.
По словам директора МНИЦ РО БФУ Анатолия Снигирева, сделаны лишь первые шаги по оснащению СКИФа оптимальной функциональной оптикой. Впереди длинная дистанция развития рентгеновской оптики для использования всех возможностей источника четвертого поколения. Снигирев добавил, что преломляющая рентгеновская оптика была впервые разработана российскими учеными в 1998 году и внедрена в синхротроны нового поколения за рубежом, и Россия принимала полноценное участие в этих проектах. На июнь 2023 года в РФ реализуется независимая программа по созданию современных источников синхротронного излучения, и работы ИНИЦ РО БФУ пользуются особым спросом.
Для проверки качества линз была использована многофункциональный комплекс подготовки и проведения синхротронных исследований SynchrotronLike. Комплекс разработанный МНИЦ РО обеспечил тестирование оптических систем и подготовку к экспериментам с синхротронным излучением.
По информации издания ТАСС, рентгеновская оптика для станции 1-1 «Микрофокус» ЦКП СКИФ изготовлена в рамках программы Минобрнауки России «Приоритет 2030» национального проекта «Наука и университеты».[7]
Создание ключевых элементов
В конце мая 2023 года стало известно о том, что ученые Института ядерной физики (ИЯФ) им. Г. И. Будкера Сибирского отделения Российской академии наук (СО РАН) впервые в России создали один из ключевых элементов линейного ускорителя для мега-сайенс установки «СКИФ», строящейся под Новосибирском.
| | Это один из основных узлов линейного ускорителя — мощный высокочастотный генератор поля, который называется клистрон. Мы планировали закупить эти мощные клистроны в одной из стран, где они уже выпускались, успели приобрести один клистрон, после чего японцы в связи с санкциями нам отказали. Мы решили сделать эти клистроны сами, — рассказал директор Центра коллективного пользования (ЦКП) СКИФ Евгений Левичев. | |
По его словам, созданная в ИЯФ СО РАН технология также может быть востребована при создании проектируемых источников синхротронного излучения «КИСИ-Курчатов» в Курчатовском институте, Российском источнике фотонов (РИФ), который планируется расположить на мысе Ахлестышева, «СИЛА» в наукограде в Протвино, а также для электрон-позитронного коллайдера «Супер С-тау фабрика», источника комптоновского излучения в Сарове и источника нейтронов в Дубне.
Как рассказал «Известиям» заведующий кафедрой электрофизических установок Национальный исследовательский ядерный университет (НИЯУ) МИФИ Сергей Полозов 31 мая 2023 года, в России производятся уже клистроны для ускорителей электронов, в том числе сверхмощные. Однако клистрон, разработанный учеными Института ядерной физики (ИЯФ) им. Г. И. Будкера Сибирского отделения Российской академии наук (СО РАН), отличается более высокой мощностью. Он обратил внимание, что ученым ИЯФ СО РАН пришлось решить много нетривиальных инженерных задач на пути создания собственного образца сверхмощного клистрона.
«СКИФ» — источник рентгеновских лучей, не имеющий аналогов в мире, — обещает стать основой для многочисленных открытий в физике, химии, биологии и материаловедении.[8]
2022: Создание синхротрона «СКИФ»
В июне 2022 года премьер-министр Михаил Мишустин подписал постановлении об увеличении финансирования Сибирского кольцевого источника фотонов (СКИФ). С учетом новых вложений объем бюджетных ассигнований в реализацию проекта превысит 47 млрд рублей.
СКИФ — источник рентгеновских лучей, не имеющий аналогов в мире, — обещает стать основой для многочисленных открытий в физике, химии, биологии и материаловедении. Запуск синхротрона «СКИФ» даст ученым возможность получать новые знания о строении и свойствах вещества на микро- и наноуровне. Это поможет решить ряд актуальных задач в биологии, медицине, химии и энергетике, уточняется в Telegram-канале Правительства РФ.
В состав СКИФа войдут 30 экспериментальных станций, 14 из которых будут использовать излучение вставных устройств (размещаемых в прямолинейных участках основного кольца длиной 4-6 метров), а 16 – будут размещаться на пучках из поворотных магнитов. Предполагается, что синхротрон и одна станция будут запущены до 30 декабря 2023 года, еще через год должны быть запущены шесть станций первой очереди в базовом функционале.
Строительство установки ведется в наукограде Кольцово в Новосибирской области. Для нее строится комплекс зданий, общая площадь которых составит 86,8 тыс. кв. м, где предполагается разместить, среди прочего, шесть лабораторных станций.
Сибирский кольцевой источник фотонов создается по указу президента России Владимира Путина в рамках национального проекта «Наука и университеты». Его создание направлено на реализацию федерального проекта «Развитие передовой инфраструктуры для проведения исследований и разработок в Российской Федерации» и государственной программы «Научно-технологическое развитие Российской Федерации». [9]
Примечания
- ↑ Россия импортозаместила синхрофазотрон
- ↑ На строительство синхротрона СКИФ под Новосибирском в 2025г направят 3,5 млрд рублей
- ↑ Ученые собрали первый детектор на полупроводниках для синхротрона СКИФ
- ↑ Распоряжение Правительства Российской Федерации от 26.07.2024 № 1982-р
- ↑ Развитие синхротрона СКИФ в 2025-2034 гг. оценивается в 90 млрд рублей
- ↑ Цифровой двойник появится у СКИФа
- ↑ В Калининграде изготовили первые рентгеновские линзы для синхротрона СКИФ
- ↑ В России создали высокочастотный усилитель для ускорителя синхротрона "СКИФ"
- ↑ На создание синхротрона «СКИФ» выделено дополнительно 5 млрд рублей
