В Новосибирске созданы сверхмощные магниты для крупнейшего в России синхротрона СКИФ⁠⁠

Специалисты Института ядерной физики им. Г.И. Будкера СО РАН завершили сборку и испытания 16 дипольных магнитов для накопительного кольца строящегося синхротронного центра СКИФ. Эти устройства, созданные с применением постоянных магнитов, показали рекордное магнитное поле в 2,15 Тесла — даже выше, чем планировалось изначально.

Эти магниты — ключевой элемент для генерации особо жёсткого рентгеновского излучения, которое позволит учёным изучать плотные материалы, такие как лопатки авиадвигателей. При этом они достаточно компактны, чтобы не нарушать работу всего кольца, которое должно обеспечивать сверхмалый эмиттанс — один из ключевых параметров, делающих СКИФ установкой уровня «4+".

Сборка таких магнитов — крайне сложная и опасная задача. В отличие от электромагнитов, постоянные магниты невозможно «выключить». Сила притяжения между их частями достигает двух тонн, а энергия каждого собранного магнита такова, что его неконтролируемое размыкание может привести к серьёзным последствиям. На сборку одного такого устройства у подготовленной команды уходит два дня, сообщили в ИЯФ.

«Физика устроена так, что для получения сверхмалого эмиттанса необходимо использовать поворотные магниты с очень слабым магнитным полем, которые испускают «мягкое» излучение. Между тем, жесткое рентгеновское излучение весьма востребовано у ученых, поскольку позволяет изучать плотные объекты, например, лопатки турбин авиадвигателей. Чтобы расширить экспериментальные возможности СКИФ, мы придумали поставить на кольцо 16 коротких — чтобы не «портили» эмиттанс, — но очень сильных поворотных магнитов для генерации жесткого СИ, — прокомментировал заведующий сектором ИЯФ СО РАН кандидат физико-математических наук Александр Старостенко. — Сделать такие диполи весьма непросто, исследования показали, что для этого нужно применить постоянные магниты. Изначально по техзаданию планировалось получить поле 2.05 Тесла, но мы подобрали марку постоянных магнитов с повышенной стойкостью к размагничиванию, использовали специальный материал 49К2Ф (пермендюр), главная особенность которого заключается в максимальной индукции насыщения, и получили даже большее поле. На данный момент специалисты собрали все 16 BPC-магнитов, измерили их и получили 2.15 Тесла».«Обычно диполи проектируют с электромагнитной катушкой, но, чтобы добиться требуемого магнитного поля в нашем BPC и при этом сделать его компактным мы решили работать с постоянными магнитами, — добавила научный сотрудник ИЯФ СО РАН Татьяна Рыбицкая. — А это очень сложно. Электрический ток в катушке, который и создает магнитное поле, всегда можно выключить и спокойно заниматься сборкой, а в постоянном магните поле не выключишь — получается мы работаем с конструкцией, половинки которой притягиваются друг к другу с усилием около двух тонн. Это очень интересная инженерная задача».«Последний магнит, который буквально заталкивается внутрь диполя, обладает энергией 160 Джоулей, если он вылетит, мало не покажется, — добавил Александр Старостенко. — Для понимания, 10 Джоулей, выделившиеся в человеке, могут нанести серьезную травму. Поэтому сборка — это очень деликатная работа, которую выполняют люди подготовленные, а рабочее место оборудовано различными элементами защиты».

СКИФ — один из самых масштабных научных проектов России, который создаётся в Новосибирской области в рамках национального проекта «Наука и университеты». Эта установка позволит проводить прорывные исследования в самых разных областях — от структурной вирусологии и разработки новых лекарств до материаловедения и кристаллографии.

Подписывайтесь на Телеграм «Сделано у нас» тут, а на сообщество на Пикабу можно подписаться здесь.