ТОМСК, 22 дек – РИА Томск. Ученые Томского политеха (ТПУ) разработали два прототипа источников питания для нового синхротронного комплекса "СИЛА", строительство которого планируется в Подмосковье. В настоящий момент устройства проходят тестирование. Подробнее об участии томских ученых в мегасайнс-проекте – в материале РИА Томск.
Ранее сообщалось, что проект "СИЛА"– это новый синхротронный комплекс, объединяющий в себе синхротронный источник четвертого поколения на 6 гигаэлектронвольт и рентгеновский лазер на свободных электронах. На установке будут проводить исследования в области био- и нанотехнологий и материаловедения. Работы по строительству синхротрона будут идти в подмосковном наукограде Протвино, их планируют начать в 2026 году.
"СИЛА" высокой точности
Для нового комплекса специалисты ТПУ разработали прототипы двух типов программируемых источников питания, которые будут применяться для фокусирующих магнитов. Работа выполнена по заказу интегратора проекта – компании ООО "ТомИУС-ПРОЕКТ". Проект инициирован Научно-исследовательским центром "Курчатовский институт".
"Мы разрабатываем источники питания для управления магнитами, которые будут использоваться в комплексе "СИЛА". Соответственно, одни источники питания будут использоваться для основной обмотки магнита-квадруполя, другие – для медленных магнитных корректоров, третьи источники будут использоваться для быстрых корректоров", – рассказал РИА Томск директор Инженерной школы неразрушающего контроля и безопасности ТПУ Павел Баранов.
Источники питания нужны для стабилизации пучка синхротрона. Без стабилизации частицы будут рассеиваться, что снижает эффективность ускорения и создает радиационный фон. Синхротроны применяются для изучения атомной и кристаллической структуры веществ, определения молекулярной структуры соединений и в ряде других задач в области физики и химии.
"Они (источники питания) должны обеспечивать стабилизированный ток для магнитов, при этом с высокой точностью, в широком диапазоне токов. Соответственно, нужно поддерживать высокую точность как при маленьких значениях тока, так и при больших. То есть серийно такие источники не продаются. Практически под каждый синхротрон проектируются свои магниты и соответственно свои источники", – пояснил Баранов.
Каждый магнит синхротрона питается от собственного источника – магнитов может быть более 3 тысяч. В настоящий момент исследователи университета уже направили прототипы для медленных магнитных корректоров и основной обмотки заказчику для тестирования. После этого их доработают до опытных образцов.
Первый тип источника для питания основной обмотки магнита-квадруполя, разработанный ТПУ, имеет диапазон регулирования тока от нуля до 110 ампер и точность установки тока 10 миллиампер при выходном напряжении 25 вольт. Второй тип источника обеспечивает диапазон регулирования тока от минус 5 до 5 ампер и точность установки тока 1 миллиампер при выходном напряжении от минус 5 до 5 вольт.
Ученые уже заключили контракт на разработку опытного образца третьего типа источника питания – для быстрых корректоров.
Участие студентов и аспирантов ТПУ в мегасайенс
Разработкой источников питания для проекта "СИЛА" в ТПУ занимается молодой коллектив исследователей, аспиранты и студенты отделения Электронной инженерии Инженерной школы неразрушающего контроля.
"Еще в 2016 году, когда мы начали пересборку направления "Электроника и наноэлектроника" мы поставили себе задачу, что должны развивать молодежь через практикоориентированный подход. То есть с первого курса – погружение в специальность, работа над реальными проектами. Это позволяет ребятам рано входить в профессию, получать хороший опыт. И это позволяет в том числе их привлекать к серьезным проектам как исполнителей", – рассказал Баранов.
Аспирант и старший преподаватель отделения электронной инженерии ТПУ Антон Трубачев в рамках работы над проектом занимался созданием программного обеспечения для управления и точного измерения тока и напряжения источников.
"Мы реализовывали систему управления, измерения и систему взаимодействия с внешними блоками для того, чтобы вести удаленное управление источниками, наладить синхронизацию источников между собой. По сути, схемотехники придумали схемы, а я с командой обеспечивал, чтобы это все интегрировалось в одну систему", – рассказал аспирант.
Он решил принять участие в проекте, чтобы получить первый опыт больших разработок, а также поработать с новым для него оборудованием.
Разработкой конструктива корпусов и модульного исполнения источников питания занимался ассистент отделения электронной инженерии и аспирант ТПУ Иван Куренбин.
"Из таких интересных задач, что требовалось от меня: во-первых, источники питания должны быть совместимы со стойками, то есть там размещено еще дополнительное оборудование. Плюс при разработке у нас стояла задача резервирования источников питания, то есть блоки должны были удобно и быстро доставаться-вставляться для того, чтобы они могли обслуживаться", – рассказал он.
По словам Куренбина, сам он занимается источниками питания еще с бакалавриата. В данном направлении ему нравятся возможность видеть результат собственной деятельности, а также творческие задачи, которые приходится решать во время работы.
Работать над проектом еще во время обучения в магистратуре начал и Федор Сизиков, сейчас он в аспирантуре и работает ассистентом отделения электронной инженерии.
"Моя деятельность заключалась в разработке печатных плат. По сути, это основное несущее звено всей системы. По объему работы это на порядок превышало то, что я делал ранее. Возможно, не по сложности, но по количеству узлов, которое было в системе. Эта система достаточно современная и легко интегрируемая в смежные архитектуры и конструктивы, которые используются в современной промышленности", – пояснил аспирант.
По его мнению, во время работы над проектом инженерам ТПУ удалось добиться лучших характеристик, чем было в техническом задании.
