Новости проекта NICA

На расширенном директорском совещании в ЛФВЭ

14 октября директор ОИЯИ Г.В.Трубников объявил о назначении исполняющим обязанности директора ЛФВЭ А.В.Бутенко и поблагодарил его за согласие принять на себя дополнительную большую ответственность.

Андрей Валерьевич Бутенко родился в Дубне 17 апреля 1974 года. После окончания в 1996 году Московского государственного строительного университета с отличием он прошел путь от инженера в НТОП ЛВЭ до главного инженера Нуклотрона, начальника Ускорительного отделения и заместителя директора ЛФВЭ. Закончив аспирантуру УНЦ ОИЯИ по специальности "Физика пучков и заряженных частиц и ускорительная техника", А.В.Бутенко в 2012 году успешно защитил кандидатскую диссертацию "Модернизация вакуумной системы Нуклотрона и ускорения низкоинтенсивных пучков Хе на ускорительном комплексе ЛФВЭ".

За время работы в лаборатории А.В.Бутенко активно участвовал в работах по проекту Нуклотрон-М, руководил созданием и запуском нового форинжектора линейного ускорителя легких ионов ЛУ-20, линейного ускорителя тяжелых ионов инжекционного комплекса проекта NICA, осуществлял общее руководство проектированием, сборкой и пуско-наладкой бустерного сверхпроводящего синхротрона. Является соруководителем проекта Нуклотрон-NICA по созданию ускорительно-экспериментального комплекса NICA/MPD, нацеленного на поиск новых явлений и исследование процессов фазовых переходов ядерной материи в столкновениях тяжелых ионов высоких энергий. А.В.Бутенко - автор и соавтор более 130 научных трудов, его работы отмечены 5 премиями ОИЯИ, почетными грамотами и медалью Минобрнауки России. Он является признанным специалистом в области сверхпроводящих циклических и линейных ускорителей ионов, в проведении теоретических и экспериментальных исследований в области динамики пучков ионов в сверхпроводящих синхротронах. Главной задачей для всего коллектива лаборатории на сегодня является воплощение основных проектных решений и запуск комплекса NICA/MPD в его базовой конфигурации.

Впервые ускорен пучок тяжелых ионов

Как сообщил заместитель начальника Ускорительного отделения ЛФВЭ Анатолий Сидорин, в ходе текущего сеанса на ускорительном комплексе NICA впервые реализована работа комплекса ускорителей тяжелых ионов в полном составе, включая источник ионов электронно-струнного типа, тяжелоионный линейный ускоритель, бустер и Нуклотрон. Интенсивность пучка тяжелых ионов ксенона, ускоренного в Нуклотроне, составляет примерно 10⁷ частиц.

"В рамках сеанса сотрудники комплекса испытали прикладную станцию СОЧИ на ионах аргона. Эта станция на выведенном пучке в будущем будет вести облучение чипов. Проведена настройка источника ионов, линейного ускорителя и бустера на ускорение ионов аргона и ксенона. Ионы ксенона после ускорения в бустере перезаряжены до состояния голых ядер, инжектированы в Нуклотрон, получена устойчивая циркуляция пучка, ускоренного до энергии около 3 ГэВ/нуклон", - сообщил Анатолий Сидорин.

Сотрудничество NICA - ИМБП РАН

Целевая лабораторная площадка для выполнения совместных работ на ускорительном комплексе NICA создается на базе ОИЯИ головным учреждением России по проблемам космической биологии и медицины, отвечающим за реализацию программы медико-биологических исследований и экспериментов на борту Российского сегмента МКС, Институтом медико-биологических проблем РАН (ИМБП РАН).

Основы для создания лаборатории были заложены уже давно: на технической площадке ЛЯП ОИЯИ находится корпус №73, стоящий на балансе ИМБП РАН. В этом здании был выполнен обширный цикл работ по изучению биологического действия ионизирующих излучений, в том числе на центральную нервную систему. В частности, в 2015-2016 гг. сотрудниками ИМБП РАН активно проводились эксперименты на Нуклотроне по облучению мелких лабораторных животных, а позднее и приматов.

В 2023 году планируется капитальный ремонт здания. Уже разработан совместный с ИМБП РАН проект модернизации корпуса, который сейчас проходит стадию согласования с надзорными органами. После завершения модернизации в корпусе планируется разместить инновационное оборудование для исследований в области космической биологии и медицины, а также радиационного материаловедения. Часть парка оборудования составят уникальные установки, специально разработанные для решения задач в области моделирования нескольких факторов космического полета в наземных условиях.

"В корпусе планируется разместить большой по современным меркам комплекс аналитического оборудования, который будет создаваться с привлечением средств внешних целевых программ, госконтрактов и грантов, - рассказал заместитель начальника отделения научно-методических исследований и инноваций ЛФВЭ Олег Белов. - Расширение лабораторной базы подразумевает привлечение новых, прежде всего, молодых сотрудников с ученой степенью, для участия в совместных работах". Он добавил, что ИМБП РАН не единственная организация, которая имеет намерение создать общую площадку для совместных работ при NICA, но для этого научного центра запустить целевую лабораторию будет намного легче, поскольку уже имеется собственный корпус на территории ОИЯИ.

Итоги заседания Координационного комитета

16 ноября в Институте состоялось очередное заседание Координационного комитета проекта NICA. Во вступительном слове Г.В.Трубников кратко рассказал о текущей деятельности Института. А.В.Бутенко сообщил текущий статус сеанса на ускорительном комплексе ЛФВЭ. В настоящий момент пучок ионов ксенона ₁₂₄Xe²⁸⁺ ускорен в бустере до 260 МэВ/нуклон и проинжектирован в Нуклотрон. Инжекционная цепочка, включая бустер, дает пучок со стабильными параметрами. Заработала система коррекции орбиты бустера в динамическом режиме - во всем рабочем диапазоне токов, что является важным результатом планового развития установки. Идет проверка систем Нуклотрона и работа по получению режима стабильной его работы с пучком ионов ксенона. Сеанс с большой вероятностью будет продлен до середины января 2023 года; физики, персонал Ускорительного отделения и инженерные службы лаборатории к этому готовы.

Г.В.Трубников в ходе обсуждения предложил подготовить и рассмотреть на следующем заседании Координационного комитета или на отдельном семинаре вопрос о модернизации Нуклотрона. Координационный комитет поддержал это предложение.

М.Н.Капишин сообщил, что установка BM@N полностью протестирована и готова к приему пучка.

А.В.Дударев рассказал о статусе договора генерального подряда с компанией "Штрабаг". В настоящий момент готовится дополнительное соглашение о продолжении работ по завершению сооружению здания №17. На строительной площадке есть задержки по выполнению работ, связанных с задержками поставок инженерного оборудования: систем вентиляции, холодоснабжения и энергообеспечения. Срок окончания основных работ на объекте - конец июля 2023 года.

С.А.Костромин сделал обзор основных рисков и критических работ для монтажа коллайдера и регистрации первых столкновений циркулирующих в нем пучков.

В.М.Головатюк представил статус создания детектора MPD. Ключевой этап на текущий момент - захолаживание и запуск сверхпроводящего соленоида, начало работ запланировано на февраль 2023 года. Основной объем работ по сборке и испытаниям систем детектора выполняется в соответствии с общим планом работ.

В.Д.Кекелидзе сделал общий обзор хода создания комплекса NICA и необходимых для этого ресурсов. Анализ затраченных ресурсов и общего хода работ дает 86 процентов как общий процент выполнения проекта.

А.С.Сорин сделал сообщение о ходе реализации пилотной программы целевого финансирования работ научных групп, сотрудничающих в рамках мегапроекта "Комплекс NICA", в 2022 году.

В ходе обсуждения было отмечено, что коллаборация MPD подходит к важнейшей фазе - стадии набора данных. Учитывая масштаб физической программы, реализовать ее можно только объединив усилия экспертного сообщества по всей России и используя участие иностранных коллег. В связи с этим адресная и одновременно широко распространенная в профессиональном сообществе программа поддержки участников коллаборации сейчас очень актуальна. Координационный комитет рекомендовал организовать аналогичную программу поддержки в 2023 году за счет средств бюджета ОИЯИ.

Прогресс в создании оборудования для MPD

Одной из основных подсистем в базовой стартовой конфигурации детектора MPD на ускорительном комплексе NICA является времяпролетная система TOF. Задача ее состоит в разделении по сортам (массам) вторичных частиц, образующихся в результате столкновений ионов в коллайдере NICA.

В 2019 году в ЛФВЭ было организовано и введено в эксплуатацию массовое производство детекторов и модулей для TOF MPD. Необходимо было изготовить и протестировать 280 детекторов и 28 модулей. В группу для массового производства были приглашены молодые сотрудники/лаборанты, которые быстро обучились достаточно сложному и требующему предельной аккуратности процессу сборки МРПК. Помимо молодых техников, группа сборки TOF была усилена опытными инженерами, оптимизирующими процесс производства. Благодаря слаженности созданной команды в сентябре 2022 года производство 280 детекторов МРПК было завершено. На ноябрь 2022 года закончена сборка 24 модулей из 28, необходимых для системы TOF MPD. Согласно графику производства, все модули TOF MPD будут произведены к апрелю 2023 года.

Для ввода в эксплуатацию времяпролетной системы необходимо не только собрать все модули, но и подготовить все сервисные подсистемы, такие как: система низковольтного и высоковольтного электропитания, система сбора данных, система медленного контроля, а также система газоснабжения. Газовую систему TOF MPD начинали разрабатывать инженеры Варшавского политехнического университета. В качестве первого прототипа была собрана подобная система для стенда тестирования модулей TOF на космическом излучении.

Большой прогресс за 2021-2022 годы был достигнут в процессе создания программного обеспечения для моделирования и обработки данных времяпролетной системы TOF MPD. Установка модулей должна начаться осенью 2023 года с последующим вводом системы TOF в эксплуатацию.

SPD: завершается подготовка технического проекта

Технический проект эксперимента SPD основан на наработках, полученных при создании и изучении свойств прототипов элементов детекторов и подсистем SPD. Работы эти велись не только на различных стендах на площадках ОИЯИ, но и за его пределами.

Предполагается, что создание установки SPD пройдет в два этапа: на первом этапе будет создана базовая конфигурация для проведения измерений с поляризованными пучками протонов и дейтронов при низких энергиях столкновений и светимости значительно ниже номинальной. Установку составят мюонная система, трекер на основе строу-трубок, центральный детектор на основе камер Micromеgas, калориметры нулевого угла и детекторы пучковых столкновений (BBC). Полная конфигурация, необходимая для выполнения основной задачи SPD - изучения поляризованной глюонной структуры нуклонов, будет создана ко второй фазе проекта и будет включать кремниевый вершинный детектор, времяпролетную систему, электромагнитный калориметр и детектор на основе аэрогеля. Ожидается, что технический проект SPD будет представлен на зимней сессии обновленного Программноконсультативного комитета по физике частиц в январе 2023 года.

Новости коллаборации BM@N

В эксперименте по исследованию барионной материи на Нуклотроне BM@N завершается подготовка к сеансу по набору событий взаимодействий ядер мишени CsI с пучком ионов ксенона, ускоренных на комплексе бустер - Нуклотрон. Это будет первый физический сеанс с полной конфигурацией трековой системы установки BM@N.

13-16 сентября в ЛФВЭ состоялось 9-е совещание коллаборации BM@N. Представлены доклады о статусе эксперимента BM@N, о подготовке всей установки и отдельных детекторов к предстоящему сеансу по изучению взаимодействий ядер мишени CsI с пучком ионов ксенона. Также обсуждалась программа физических исследований в предстоящем сеансе, готовность алгоритмов восстановления взаимодействий и программного обеспечения эксперимента к приему и мониторингу большого объема данных. Отдельная сессия совещания была посвящена результатам анализа ранее зарегистрированных взаимодействий пучков ядер углерода и аргона с мишенями с целью получения экспериментальных данных по выходу заряженных пионов, L-гиперонов и легких ядерных фрагментов.

Концепция магнита для SPD

2 декабря в ЛФВЭ состоялся семинар "Сверхпроводящий магнит для детектора SPD". Докладчик Е.Э.Пята (ИЯФ СО РАН, Новосибирск) представил концепцию магнита для эксперимента SPD на коллайдере NICA. Криостат магнита имеет цилиндрическую форму длиной 4 м, внутренний диаметр обечайки 3,3 м и толщину 25 см. Он будет закреплен внутри стального ярма. Ввиду малой толщины криостата "холодная масса" магнита удерживается на треугольных подвесках, крепящими ее только к фланцам криостата. Система токовводов выводится на верхнюю платформу детектора SPD, где будет расположено криогенное оборудование. Сверхпроводящий провод изготавливается методом экструзии восьмижильного NbTi/Cu кабеля резерфордовского типа в алюминиевую матрицу высокой чистоты, что обеспечивает высокий уровень стабильности проводника и высокую среднюю теплопроводность обмотки. Предполагается использовать косвенную систему охлаждения сверхпроводящей обмотки и опорного цилиндра.

Данная система функционирует за счет естественной конвекции двухфазного гелия (эффект термосифона), что позволяет избежать аварийного вывода энергии из сверхпроводящей обмотки при кратковременном пропадании электроэнергии в экспериментальном зале. В целом технические решения в выбранном варианте конструкции магнита соответствуют современным тенденциям создания широкоапертурных сверхпроводящих магнитов, а надежность работы подтверждается успешным опытом создания и эксплуатации ранее созданных магнитных систем, таких как магниты экспериментов ATLAS и CMS (ЦЕРН), КЕДР (ИЯФ) и др.

По материалам www.jinr.ru и NICA Bulletin