Проекты ХХI века

Пятое совещание по проекту NICA:
на третьем этапе из четырех

Пятое рабочее совещание экспертного комитета MAC (Мachine Аdvisory Сommittee) по проекту NICA проходило 17-18 октября в комнате конференций ЛФВЭ. В нем приняли участие постоянные члены комитета - представители крупнейших научных центров ЦЕРН, Юлих, GSI, FAIR, FNAL, BNL, Университета Токио. О том, чем это заседание отличалось от предыдущих, рассказал заместитель директора ЛФВЭ Григорий Трубников:

"Мне кажется, можно условно разделить работу экспертного комитета на четыре этапа. Первый - когда мы несколько лет назад анонсировали проект: это постановка нескольких физических задач и предварительная концепция ускорительного комплекса. Фактически цель первого заседания МАС была в том, чтобы исходя из своего опыта эксперты сразу выразили мнение: интересна и важна ли предлагаемая физика и реализуемы ли технические решения по коллайдеру в ближайшие 10-15 лет. Первый этап мы благополучно прошли в 2009 году. Мы пригласили в МАС авторитетных специалистов, репутация которых служила гарантом, что мы предлагаем действительно серьезную задачу. Кроме того, это важный сигнал для окружающего научного сообщества по поводу серьезности намерений Института.

Второй этап работы МАС - это проектирование, выбор рабочих параметров коллайдерного комплекса. Мы этим занимались около трех лет. Одна из причин, почему потребовалось столько времени, заключается в том, что некоторые технологии в проекте были новыми для Института. Их нужно было освоить, разобраться, приобрести определенный опыт и так далее. Вторая причина в том, что именно эта физика (изучение горячей и плотной барионной материи) в последние годы необычайно интенсивно развивается. То есть в течение четырех прошедших лет поступило так много новых экспериментальных, теоретических предложений и идей по постановке экспериментов на NICA - просто фантастика!

Наша "Белая книга" (White Papers), где собраны такие предложения для исследований на NICA, за эти несколько лет выросла в три раза. Это динамично, бурно развивающееся направление физики. И третье - нам нужно было в течение этого этапа привлечь коллег из дружественных институтов и начать воспитывать у себя в ЛФВЭ молодых специалистов. И поскольку физика развивалась, поступали новые предложения по экспериментам, это повлекло за собой как очевидное следствие изменение параметров ускорительного комплекса.

Мы начинали, если вы помните, с небольшого 225-метрового коллайдера внутри здания 205, который был спроектирован на диапазон кинетических энергий пучка до 2,5 ГэВ/н. В ходе развития проекта, многочисленных международных научных экспертиз, включая ПКК ФЧ, МАС, DAC, был выбран более широкий диапазон энергий (от 1 до 4,5 ГэВ/н по кинетической энергии ионов) и оптимизирована светимость во всем диапазоне энергий. Если делать серьезный коллайдерный эксперимент (а мы действительно претендуем на звание национального проекта в масштабах страны и создаем большую международную коллаборацию), то нужно его создавать под широкий спектр физических задач. В июне прошлого года мы зафиксировали все технические параметры комплекса - сделали все расчеты, провели моделирование динамики пучков. И тогда, по моему мнению, МАС завершил свой второй этап - эксперты зафиксировали данные технического проекта и подтвердили, что выбранные параметры пучка, различных элементов, магнитов, ускоряющих систем, каналов и пр. соответствуют требованиям физического эксперимента. Программно-консультативный комитет по физике частиц и Ученый совет Института приняли с удовлетворением такое решение МАС, и еще через полгода мы сдали технический проект в Главгосэкспертизу.

Сейчас, на мой взгляд, начался третий этап - мы вступили в стадию завершения прототипирования и предсерийного изготовления базового оборудования, организации серийного производства магнитов, ускоряющих станций, магнитно-криостатной системы, создания инженерных систем и так далее. И одна из главных задач экспертов МАС сейчас - следить за графиком выполнения проектов. То есть мы отчитываемся о том, что выполнено, протестировано, доставлено в Дубну, а их задача - отслеживать график выполнения проекта. Думаю, через несколько лет, когда все оборудование придет в Дубну, мы его начнем устанавливать и поэтапно вводить в строй, начнется четвертый этап работы МАС. И здесь технический и научный опыт наших коллег нам очень пригодится. Я мечтаю о том, чтобы все они участвовали в запуске коллайдера NICA. Поскольку мы их вовлекли в наш проект на самой начальной стадии, они уже ощущают NICA своим детищем".

На заседании были представлены доклады по реализации отдельных элементов коллайдера NICA. О том, какое впечатление они произвели на экспертов, рассказывает председатель MAC Борис Шарков (FAIR):

"Наше впечатление о том, что здесь происходит сегодня, весьма положительное, потому что команда, которая занимается проектом, подготовила очень толковые ответы на те вопросы, которые были поставлены год назад комитетом. По каждому из вопросов даются очень конкретные объяснения, и мы видим, что команда работает в том русле, которое было начертано пожеланиями этого совета. По Нуклотрону прогресс очень хороший. Последний сеанс показал, что работает стохастическое охлаждение. Это хороший шаг вперед, мы все очень рады этому, и у нас растет уверенность в том, что Нуклотрон как основной элемент во всей этой схеме будет работать в том режиме, который нужен.

На обсуждении эксперты задавали острые вопросы. Эксперты приехали из самых, я бы сказал, продвинутых научных центров Америки, Европы, России, они разбираются в самых тонких деталях, от них невозможно ничего утаить, и вопросы задают, как говориться, не в бровь, а в глаз. В том смысле, что затрагивают самые чувствительные технические, инженерные моменты, которые относятся к самым продвинутым технологиям ускорительной техники в мире. Сегодня, например, говорилось о продольном фазовом объеме пучка, который инжектируется из бустера в Нуклотрон. Его параметры чрезвычайно важны, поскольку они в результате определяют светимость пучка, который будет использоваться для эксперимента.

Обсуждалась также базовая конфигурация (мы называем ее базовой, или стартовой версией). Любой проект разделяется на стадии реализации, и всегда с чего-то начинается. Есть стартовая версия, которая потом дорабатывается до проектных параметров. Это, как правило, уже серьезная машина, которая выдает параметры пучков, пригодные для эксперимента, для потребителя, для физики, и поэтому нашему комитету, конечно, важно знать конфигурацию этой стартовой версии, насколько она действительно будет соответствовать ожиданиям конечных пользователей".

На вопрос корреспондента, какие изменения по проекту произошли за год, со времени прошлого заседания, Сергей Нагайцев (FNAL) отметил следующее:

"Произошло потрясающее событие - в августе подписан протокол о международном сотрудничестве по проекту NICA. Это означает, что действительно появился прогресс в реализации проекта в ОИЯИ. Это видно уже и по тому, что осваивается площадка для создания коллайдера, фактически все проектные материалы и документация готовы, и по сравнению с предыдущим заседанием прогресс просто потрясающий. Этот шаг весьма показательный для нас и означает, что руководство Института относится к этому очень серьезно, международные партнеры поддерживают, проектные организации вкладываются в разработку и готовы участвовать в этом проекте. С Нуклотроном происходит постоянный прогресс и постоянное улучшение, поэтому оценка только положительная.

Особенно хочется отметить - два года назад мы порекомендовали установить систему стохастического охлаждения. Разработчики NICA это предложение взяли за основу, осуществили совместно с партнерами из Германии. И теперь работает новая система Нуклотрона, которая, думаю, будет очень способствовать улучшению экспериментальных данных. Вообще нужно также отметить, что команда значительно выросла профессионально. Это особенно заметно по выступлениям физиков. Выступления очень профессиональные и видно, что команда сплоченная, болеет за новый проект, и очень радует, что есть не только технический прогресс, но и профессиональный".

Как отметил Григорий Трубников, команда разработчиков NICA представляет собой мощный коллектив, это порядка сорока специалистов среднего возраста, с хорошим опытом и среди них есть десяток молодых ребят, которые готовы много работать, чтобы как можно быстрее сделать "железо" и начать эксперименты.

Как известно, NICA реализуется в тесном сотрудничестве со специалистами FAIR, научные программы этих установок взаимодополняемы, ускорительные комплексы имеют аналогичные или похожие элементы. Важность такого взаимодействия еще раз подчеркнул Борис Шарков: "Идея содружества двух проектов очень плодотворна, и желание продолжать его у всех участников только возрастает, расширяются контакты на всех уровнях - по эксперименту, по ускорительным технологиям, по физике, по теории. Как говорится, аппетит приходит во время еды, и спектр контактов становится все больше. И здесь очень хорошие перспективы, они радуют меня как руководителя FAIR и как руководителя этого комитета тоже, поскольку это взаимодополняющие и поддерживающие друг друга проекты".

Комментарии к заседанию

Советник при дирекции Института Игорь Мешков:

"Мое главное впечатление от этого рабочего совещания - очевидно, что члены МАС уже вникли в детали проекта, понимают наши проблемы, ставят совершенно конкретные вопросы, связанные с техническим решением, выдают рекомендации. Главная ценность МАС, как, впрочем, и детекторного комитета DAC NICA (в отличие от ПКК ОИЯИ), в том, что эксперты дают адресные рекомендации по различным элементам ускорительного комплекса, комментируют наши решения, советуют, на что обратить внимание, вникают в детали технологического процесса, анализируют согласованность планирования этапов - важно, чтобы одна разработка согласовывалась с другой по календарному плану. Чтобы не получилось, например, так, что магниты готовы, а подставок для них еще нет.

Очень важно, что в качестве экспертов приглашены специалисты, которые обладают практическим опытом, особенно в новых для нас технических деталях. Уже много было сказано о бесценном для нас опыте сотрудничества с Юлихом по стохастическому охлаждению. Этот эксперимент носит образовательный характер, потому что стохастическое охлаждение на современном оборудовании в России никогда не делалось. Или задача разработки структуры коллайдера. Здесь много тонкостей, много новых результатов и достижений, появившихся за последние два десятилетия. В Дубне такого опыта нет, приходится учиться. В первом приближении мы проект коллайдера сделали. И наше решение MAC одобрил год назад. Теперь нужно двигаться глубже. В.Лебедев из Фермилаб специально остался после совещания еще на два дня, чтобы обсудить следующее приближение - какие нужны мультипольные линзы, корректоры, как их расположить, как выбрать оптимальные параметры стохастического охлаждения, как компенсировать влияние соленоидов детектора и системы электронного охлаждения на динамику частиц и так далее. Это все задачи нетривиальные, требуют опыта разработки и эксплуатации коллайдерных установок, и это есть в Фермилаб. В.Лебедев и С.Нагайцев, эксперты из Фермилаб, тесно работают с нами в течение всего года - консультации, электронная переписка, визиты по заимствованию опыта наших специалистов в Фермилаб. Двое из докладчиков совещания, О.Козлов и Н.Шурхно, недавно провели месяц в Фермилаб, где продолжали работу по совершенствованию структуры коллайдера и системы стохастического охлаждения.

Все обсуждения на совещании велись в открытой, иногда даже резкой форме, без обиняков. Самый серьезный вопрос о сроках работ. Расхожая сентенция, что девять женщин не смогут родить ребенка за месяц, в полной мере применима и к нам. Любая установка проходит несколько последовательных этапов - проектирование, изготовление, наладка, тестирование. Обратили внимание эксперты и на то, что в проекте не хватает конструкторских сил. У нас есть опытные инженеры-конструкторы очень высокой квалификации, но их мало, нужны еще. В данный момент это самое горячее направление. На заседании много говорили о стартовой версии. Сейчас ее параметры сформулированы, одобрены. Члены МАС отметили, что все установки проходят эти стартовые стадии. Нигде не было так, чтобы установка запускалась просто нажатием кнопки. Достаточно вспомнить Большой адронный коллайдер. Тэватрон тоже выходил на проектные параметры несколько лет (а потом существенно их превысил). Это неизбежно, поскольку сложность проектов всегда приносит свои неожиданности. И NICA не относится к простым - три ускорителя, два коллайдерных кольца. Таких ионных ускорительных комплексов никогда не строили ни в ОИЯИ, ни в России".

Заместитель начальника ускорительного отделения Лаборатории физики высоких энергий Анатолий Сидорин:

"Работа международного экспертного комитета по ускорительной части проекта NICA уже имеет свою историю, в которой есть и заседание в формате видеоконференции, и небольшая выездная сессия в Алуште. Многих из экспертов можно по праву считать полноправными участниками проекта, причем не только в его "бумажной" части, но и в качестве персонала смен во время сеансов Нуклотрона. И на фоне этой истории, наверное, интересно уловить новую интонацию нынешнего заседания. А что она присутствовала, отметили многие. На мой взгляд, это новое связано с изменением статуса самого проекта: несмотря на то что многие технические детали еще уточняются, фаза проектирования фактически завершается.

Сейчас разговор уже идет не о проектировании, а об активном сооружении нового ускорительного комплекса. Созданы и тестируются три новых источника ионов, в сеансах Нуклотрона испытаны устройства диагностики, которые будут использоваться на бустере, экспериментальную проверку прошел фрагмент новой системы управления будущего ускорительного комплекса, успешно испытан прототип системы стохастического охлаждения коллайдера, отрабатываются режимы работы систем питания бустера и коллайдера. В следующем году ожидается поступление нового оборудования - линейного ускорителя тяжелых ионов (изготовление которого в Германии находится в завершающей стадии), ускоряющей системы бустера, изготавливаемой в Новосибирске. На следующий же год намечено и начало серийного производства сверхпроводящих магнитов. Возможно, поэтому обсуждение именно экспериментальных результатов вызывало горячий интерес, а наиболее жаркая дискуссия разгорелась по поводу стратегии поэтапного ввода коллайдера в эксплуатацию.

И еще одна показательная примета этого совещания - названия проектов NICA и FAIR практически в каждом из докладов упоминались рядом как пример самого тесного сотрудничества. У человека постороннего даже могло бы сложиться впечатление, что речь идет о двух ветвях единого международного проекта. Что, пожалуй, сегодня уже не так далеко от истины".

Материал подготовила Галина МЯЛКОВСКАЯ,
фото Павла КОЛЕСОВА