В научном сообществе России произошло значимое событие: инженеры и ученые отечественных исследовательских центров успешно разработали и внедрили уникальное оборудование для генерации синхротронного излучения, предназначенное для Сибирского кольцевого источника фотонов (СКИФ), который возводится недалеко от Новосибирска. Раньше технологически сложные устройства данного типа производились только зарубежными компаниями индустрии и обходились российским проектам как минимум втрое дороже. Теперь же отечественная разработка позволяет выполнять широкий спектр современных исследований, включая эксперименты в химии, физике, материаловедении, биологии, геологии и даже в гуманитарных науках, используя интенсивные, яркие пучки рентгеновского излучения.
Отечественные технологии для крупнейших научных проектов
СКИФ под Новосибирском — крупнейший научный инфраструктурный проект Федерального значения, который станет одним из самых мощных источников фотонов в России и Евразии. Одним из ключевых этапов строительства стала задача полного импортозамещения компонентов для создания уникальных пучков синхротронного рентгеновского излучения.
Инициатива по разработке новых устройств исходила от специалистов Конструкторско-технологического института научного приборостроения СО РАН (КТИ НП СО РАН). Именно эта команда впервые в России создала несколько типов рентгеновских щелей, предназначенных для точного формирования параметров синхротронного пучка в условиях, где необходима абсолютная чистота вакуума и выдержка экстремальных нагрузок радиации.
Ранее аналоги таких щелей и сопутствующих устройств поставлялись только европейскими компаниями, в частности производителями из Германии, Великобритании и Дании. Теперь отечественные инженеры разработали собственные технологические схемы и решения, которые позволяют получать оборудование для станций СКИФа гораздо быстрее и экономичнее.
Для каждой станции первой очереди, а также для всех основных комплексов, управляющих выводом пучка синхротронного излучения из накопительного кольца на экспериментальные установки, были произведены индивидуальные высокотехнологичные устройства. Специально спроектированные рентгеновские щели стали основой стабильного и управляемого распределения потока излучения, что позволяет проводить исследования самого высокого уровня.
Инновационные решения и конструкции КТИ НП СО РАН
Уникальность российских рентгеновских щелей — в их технологическом устройстве. Каждая щель состоит из четырех пластин из особо прочных термостойких металлов, которые формируют поток фотонов, точно вырезая пучок требуемого размера как по горизонтали, так и по вертикали. Инженеры внедрили автоматизированные приводы, управляющие положением каждой пластины в режиме сверхвысокого вакуума.
Одной из сложнейших инженерных задач являлась система охлаждения: вырезающие элементы сталкиваются с очень высоким тепловым и радиационным воздействием. Внутри каждой пластины проложен канал для подачи охлаждающей воды: жидкость непрерывно циркулирует по системе, предотвращая перегрев оборудования даже при интенсивной длительной работе. Такой подход обеспечивает стабильность работы и высокую надежность устройства на протяжении всего исследовательского цикла.
Все устройства были протестированы в лабораторных условиях и уже готовы к эксплуатации в составе первой очереди СКИФ. Благодаря новому российскому оборудованию станциям синхротронного излучения доступны самые разные режимы, а уровень автоматизации процессов соответствует мировым стандартам.
Перспективы для науки и образования России
Внедрение отечественных технологий производства оборудования для СКИФа стало важным шагом в развитии научного и образовательного потенциала Новосибирска и всей России. Такой прорыв даёт большие преимущества: модернизированные лаборатории и исследовательские центры смогут быстрее обслуживать запросы учёных, а уровень подготовки студентов и молодых специалистов существенно возрастёт, ведь НГТУ НЭТИ активно участвует в инновационных проектах крупнейших институтов СО РАН.
Столь масштабная программа импортозамещения стимулирует развитие собственной технологической базы, открывая новые возможности для кросс-дисциплинарных проектов. Результаты деятельности КТИ НП СО РАН уже сегодня востребованы в различных отраслях, от медицинской диагностики до исследований структуры новых материалов и создания энергоэффективных технологий.
СКИФ — будущее российской науки в Новосибирске
СКИФ под Новосибирском, оснащённый современными отечественными решениями, станет не только центром притяжения для российских и зарубежных научных коллективов, но и символом независимости и потенциала отечественной инженерии. С каждым новым достижением коллективы СО РАН, НГТУ НЭТИ и других организаций региона подтверждают высокий статус региона как одного из самых передовых научных центров страны. Такой пример показывает, что научный и конструкторский потенциал России способен не только преодолевать самые сложные технологические вызовы, но и уверенно идти вперёд, внедряя инновации мирового уровня.
В КТИ НП СО РАН создано инновационное программное обеспечение, предназначенное для точного позиционирования щелей и сбора информации с энкодеров, что позволяет полностью автоматизировать процесс управления экспериментами. На каждой установке применяются различные виды щелей: некоторые рассчитаны на высокую тепловую нагрузку, обеспечивая плотный энергетический поток, другие — неохлаждаемые — предназначены для окончательной фильтрации пучка и удаления лишних оптических отражений, неизбежно возникающих в процессе работы оборудования.
Как рассказал Завьялов, интенсивность синхротронного излучения настолько высока, что при перпендикулярном падении на рабочую поверхность возникает локальный перегрев, что может привести к оплавлению материала рабочей кромки щели. Для снижения теплового воздействия систему проектируют таким образом, чтобы луч попадал на поверхность буквально под несколькими градусами — это решение минимизирует риск повреждений и обеспечивает стабильную работу оборудования.
Современный исследовательский центр нового поколения
В 2023 году в наукограде Кольцово под Новосибирском стартовало строительство Центра коллективного пользования (ЦКП) «СКИФ» в рамках национального проекта «Наука и университеты». Этот передовой комплекс объединит ускорительное оборудование, экспериментальные станции и мощную лабораторную инфраструктуру. Генеральным заказчиком и застройщиком выступает Институт катализа имени Г. К. Борескова СО РАН, а основную научно-техническую реализацию осуществляет Институт ядерной физики СО РАН.
Одним из ключевых достижений стало создание специализированного программного обеспечения, способного с максимальной точностью задавать координаты щелей и отслеживать их положение при помощи энкодеров. Решения, реализованные на станции, открывают новые горизонты для проведения сложнейших экспериментов с применением синхротронного излучения уникальной мощности и яркости. Подобные проекты позволяют российским специалистам успешно конкурировать на мировой арене научных исследований.
Платформа технологического развития и импортозамещения
На базе Центра трансфера технологий Новосибирского государственного технического университета (НГТУ НЭТИ) создается современная площадка для передачи и внедрения новых технологий, разрабатываемых специально для проекта «СКИФ». Коллектив ученых университета активно занимается решением сложнейших вопросов, связанных с проектированием и изготовлением нового научного оборудования, что особенно актуально в условиях политики импортозамещения.
Роль НГТУ в проекте «СКИФ» определяется тремя основными направлениями. Во-первых, специалисты университета участвуют в разработке концепций двух уникальных экспериментальных станций для Центра. Во-вторых, здесь формируется профессиональный кадровый резерв — ведется целенаправленная подготовка будущих сотрудников, которые будут трудиться на новом объекте. В-третьих, ведутся активные работы по созданию новейшего технологического оснащения, необходимого для полноценного функционирования исследовательских станций.
Широкие перспективы для науки и промышленности
Установка «СКИФ» отличается по-настоящему уникальными возможностями. Благодаря ярким и интенсивным потокам рентгеновского излучения открываются двери для проведения новаторских исследований в самых разных областях знания. Химики, физики, специалисты по материаловедению, биологии, геологии и даже представители гуманитарных наук смогут использовать ресурсы центра для проработки самых актуальных научных задач.
Дополнительно Центр коллективного пользования «СКИФ» станет важнейшим технологическим хабом для промышленности и инновационного бизнеса. Здесь будут разрабатываться и тестироваться новейшие материалы, осуществляться контроль качества продукции, оптимизироваться промышленные процессы и стимулироваться внедрение прорывных решений. В конечном итоге, «СКИФ» должен стать не только опорой передовой науки, но и реальной движущей силой в развитии высокотехнологичных отраслей экономики, способствуя укреплению технологического суверенитета страны и росту национального промышленного потенциала.
Объединяя усилия для будущего развития
Активное сотрудничество различных научных и образовательных учреждений обеспечивает динамичное развитие проекта «СКИФ». Работающие здесь коллективы специалистов демонстрируют выдающиеся компетенции в создании новых программных и технологических решений, способных радикально преобразовать исследовательские практики. Привлечение молодых талантливых ученых, внедрение передового опыта и новаторских методик, а также ориентация на решение перспективных задач — все это залог успешного развития и уверенного выхода нового исследовательского центра на лидирующие позиции в России и на международной арене.
ЦКП «СКИФ» уже сегодня ассоциируется с высокими стандартами работы, инновационными подходами и открытостью для сотрудничества. Общая цель — сделать Центр не только точкой притяжения для специалистов из самых разных областей науки и техники, но и важной платформой для подготовки востребованных кадров и внедрения передовых технологий в промышленность. Будущее отечественной науки — в инновациях, а «СКИФ» открывает для этого самые широкие возможности.
Новосибирский государственный технический университет делает большой вклад в развитие перспективного проекта класса мегасайенс ЦКП «СКИФ». С 2021 года вуз активно работает над подготовкой специалистов самого высокого уровня, которые востребованы в сфере передовых научных исследований и технологических разработок. Благодаря этим инициативам, будущие инженеры и ученые получают не только фундаментальные знания, но и ценный практический опыт, необходимый для участия в масштабных проектах государственной важности.
Многогранная подготовка будущих профессионалов
На механико-технологическом факультете НГТУ студенты имеют уникальную возможность обучаться по таким специализациям, как «Конструкторско-технологическое обеспечение машиностроительных производств» и «Материаловедение и технологии материалов». Программа обучения выстроена с учетом требований времени и ориентирована на современные потребности передовой промышленности. Студенты факультета радиотехники и электроники также не остаются в стороне: они принимают участие в совместных научных разработках с Институтом ядерной физики СО РАН, погружаясь в интересную и перспективную исследовательскую программу «Новые подходы к созданию источников синхротронного излучения». Такое взаимодействие позволяет юным специалистам становиться настоящими профессионалами и уверенно двигаться к успеху в научно-техническом творчестве.
Современные образовательные инициативы и успешное партнерство
Для молодых исследователей и студентов, желающих расширить свой кругозор, университет открыл дополнительное образование: действуют курсы по разработке и проектированию ускорителей электронов для источников синхротронного излучения. Такие программы позволяют участникам овладеть уникальными практическими навыками и интегрироваться в крупные проекты федерального значения. С 2022 года на базе кафедры электрофизических установок и ускорителей физико-технического факультета НГТУ НЭТИ реализуется инновационная магистерская программа, которую специально адаптировали под задачи мегапроекта «СКИФ». Эта программа дает выпускникам широкие возможности для карьерного роста и профессионального становления, гарантируя востребованность на рынке труда и высокую конкурентоспособность. Современное образование, научное сотрудничество и поддержка молодых талантов в НГТУ открывают перед студентами двери в успешное будущее и делают их активными участниками масштабных прорывных проектов!
Источник: biz.cnews.ru
