№ 35 (3974) от 28 августа 2009:

• Москва и Дубна отмечают юбилей
• Профессору М.Фингеру - 70 лет
• Протвино, ИФВЭ - проблемы и решения
• Турнир - в продолжение традиций
  Частью программы празднования 100-летнего юбилея Н.Н.Боголюбова стал мемориальный шахматный турнир
• Патриарх спортивного туризма
• НОВОСТИ

Версия № 35 в формате pdf (~4.4 Mb)

Отчет о командировке

Протвино, ИФВЭ - проблемы и решения

Более сорока лет работает на науку протонный ускоритель У-70 Института физики высоких энергий в Протвино. Запущенный в октябре 1967 года, он пять лет оставался крупнейшим среди протонных ускорителей. В 90-е годы ускорительный комплекс пережил свои, наверное, наихудшие времена, два года полной остановки...

Наукоград Протвино, появившийся на свет чуть позже Дубны и лишь сравнительно недавно обретший городской статус, рос и развивался (так же, как наш город вокруг ОИЯИ) вокруг Института физики высоких энергий, обеспечивавшего городские кварталы водой, теплом и светом. В советские времена делить протвинские теплоцентрали и электросети на институтские и городские никому и в голову не приходило. Но настали новые времена, и большая часть инженерной инфраструктуры была передана вначале в муниципальное ведение, откуда очень быстро перекочевала в частную собственность.

Подобные планы реорганизации обсуждаются сейчас и в нашем городе. При этом было бы полезно учесть опыт протвинских коллег, которые девять лет спустя очень сожалеют о передаче городу инженерных сетей.

О сегодняшнем состоянии и перспективах экспериментальных установок ИФВЭ, об инфраструктуре, обеспечивающей их работу, сопутствующих проблемах и планах на будущее рассказали заместитель директора по науке, член-корреспондент РАН С.В.Иванов и главный инженер Б.А.Серебряков.

Базис плюс надстройка

- Есть данная нам от отцов, по-хорошему сделанная установка У-70, в которую влили много капиталовложений в виде мощного электрофизического оборудования, системы электропитания, кольцевого электромагнита. Ясно, что в нынешней экономической ситуации никто нечто похожее сделать не сможет. Значит, надо брать это "электромагнитное ядро" в качестве основы и на ней что-то надстраивать. В чем мы можем выиграть и каким образом дать сегодня новое качество этой установке? Поставить современные цифровые измерительные системы, современные системы управления, быстрые системы управления пучком, современную быстродействующую электронику, то есть те системы, которые на этом электромагнитном ядре, как на костяке, позволят, прежде всего, занять людей высокоинтеллектуальным трудом.

Конечно, наша главная задача - провести сеанс и отдать физикам заданный пучок, это мы называем протонной модой. А дальше хочется диверсифицировать возможности ускорителя, посмотреть, а можем ли мы что-нибудь новое и интересное получить на имеющейся базе? Можем, например, заняться ускорением легких частиц - задачей, не легкой для ускорительной техники. Важно было понять, сможем ли мы прорваться с новым сортом пучков, с ионной модой, не особенно при этом переделывая ускоритель, чтобы не лишиться протонной моды. На самом деле, это достаточно жесткое условие, и с чистого листа построить такой ускоритель было бы проще. И здесь одно из возможных направлений деятельности - фундаментальные исследования уже не с протонными пучками, а с углеродом, дейтерием, с хорошими полноапертурными установками и хорошей электроникой.

На У-70 мы обеспечиваем в год два сеанса по 1500 часов каждый для экспериментаторов. Работающий ускоритель - это, хоть и не люблю этого слова, системный интегратор. Чтобы он заработал, в единой точке должны сойтись много систем: и специальных, и общеинженерных. В чистом поле его построить не просто. Кроме самого ускорителя нужны технологические системы - высокочастотные ускоряющие, вакуумные, магнитные, импульсные магниты. Обязательной существенной компонентой является сеть каналов пучка, да и экспериментальные установки - это, по большому счету, часть ускорительного комплекса. А чтобы это все работало, нужна специальная инженерная инфраструктура, по электроэнергии это машинные генераторы и емкостные батареи. Мало сказать, что электроснабжение должно быть стабильным, - секундная потеря энергии во время сеанса влечет за собой цепочку отключений систем ускорителя, которые приходится заново запускать. Сбой электроснабжения для нас почти катастрофа.

Ускоритель для медицины

- Второе направление, по которому мы постепенно движемся, не очень быстро (просто людей не хватает) - медицина. При этом осваиваем собственные резервы института. Смотрим на западный опыт, как развивалась та же углеродная медицина в Германии. В Дармштадте в GSI трудились долго, научились работать с углеродными пучками, поставили диагностику, отработали методики, частично их сертифицировали, обучили персонал, частично подготовили медицинский персонал - и это на установке, которая была создана для экспериментальной физики. А потом эта же команда построила в клинике в Гейдельберге маленький ускоритель, ровно такой, какой нужен для медицины.

Мы, конечно, совсем в ином положении, у нас непростые установки - линейный ускоритель, кольцевой бустер, имеющий, кстати, ровно ту жесткость, которая нужна для медицины, есть большое кольцо. Но для медицинских целей его полная мощность не нужна. То есть мы нашу инфраструктуру можем использовать в очень экономной моде. Надо сделать медленный вывод пучка с параметрами, оптимальными для медицины. А дальше - у наших соседей в Обнинском радиологическом медицинском центре есть методики, и специалисты работают с радиохимией, с радиофармпрепаратами, знают нейтронную терапию. Хотя бы начнем работать, пусть с углеродной терапией в России нет никакой практики... Нельзя же строить специализированный ускоритель, пока медицинское сообщество еще не дало добро. Поэтому используем наш собственный хороший надежный ускоритель. Мы в прошлом сеансе попробовали работать с дейтронами, и оказалось, что переход на другой сорт частиц вскрывает тонкие особенности самого ускорителя, и после этого нам легче работать в протонной моде.

Для нас очень важна диверсификация возможностей ускорителя, и мы очень надеемся, что прикладные исследования будут востребованы, хотя наши физики только-только к этому приступают. Надеемся, что если будет выделенный пучок определенного качества - потребитель на него найдется. Беда нашей страны какая? Нет спроса ни от бизнеса, ни от промышленности на достижения и возможности фундаментальной науки. Как тут быть? Опустить руки? Нет, надо держать установку в рабочем состоянии, поддерживать понимающих в этом деле людей.

Общая для всех проблема

- В свое время и базовые кафедры были, и хорошая подготовка кадров. У нас молодые специалисты "проходили через сито": принимали, в основном, выпускников физфака МГУ, МИФИ, МФТИ. А сейчас тяжело. Вам повезло - у вас С.П.Иванова в свое время это дело в УНЦ ОИЯИ вытянула. Хотя, я думаю, выпускников московских вузов вы тоже не видите, столица их забирает. Они не хотят идти на нашу ответственную работу. Кому сейчас из молодых хочется идти туда, где нет быстрых доходов, но есть ответственность (необходимо сеанс обеспечить) и оборудование тяжелое, плюс радиационная опасность.

Мы сейчас набираем выпускников периферийных вузов - хотя какая же периферия Томский политех? А общую энергетику обеспечиваем выпускниками Ивановского государственного технического университета и Смоленского госуниверситета. Приходят грамотные ребята, но беда в том, что они не ускорительщики. "Физика пучков заряженных частиц и ускорительная техника" - это многодисциплинарная специальность, там есть кинетика, кинематика, электродинамика, вакуумная техника.

Когда в тяжелые времена началась "утечка мозгов", сначала физики поехали на Запад, потом ускорительщики, потом какое-то время был период стабильности. А потом вдруг оказалось, что мы проигрываем по уровню зарплаты даже региональным предприятиям. Первыми ушли программисты в различные IT-фирмы, а потом и энергетики общего профиля, то есть начали терять и инженерный состав.

Даешь ускоритель в каждом дворе

- Мы хорошо помним тот период, когда Китай старался догнать ведущие мировые державы в области ускорительной техники, засылал на Запад большое количество своих специалистов, которые копировали, что могли. Сейчас уже не Китай нас догоняет, а мы от них на два шага отстаем. В ускорительной технике, например, у них стратегическое направление: по каждому классу ускорителей должна быть пусть не лучшая, но своя установка в стране, - чтобы была своя субкультура, чтобы понимать происходящее в этой области в мире. Разумный посыл. Они переросли период тупого копирования всего лучшего. А у нас есть большие установки в Дубне, в Протвино, вокруг них должны быть университетские центры, готовящие молодежь. Но процесс получается обратный - идет отток в фирмы и банки.

ИФВЭ принадлежит атомной индустрии, входит в госкорпорацию "Росатом". Раньше на Средмаш государством было возложено поддержание фундаментальной науки. Установки сложные, требуют дисциплины и ответственности, и было понимание, наряду с развитием ядерно-энергетического и военного комплексов, необходимости поддержания фундаментальной науки. А ныне "Росатом" - коммерческая структура, главной задачей которой является получение прибыли от производства топлива и электроэнергии. А проблема меганауки, проблема фундаментальных знаний очень интересная: кто-то открыл топ-кварки, и это становится всеобщим знанием. Но на каком-то этапе, чтобы добыть эти знания, кто-то вложил определенные ресурсы, а знания-то общие! Эта специфическая сфера деятельности в рамки коммерческого подхода никак не укладывается.

Сотрудничество, но не соперничество

- Международное сотрудничество нас не очень беспокоит - этим занимаются экспериментаторы, люди кочевые. Нужен национальный центр, национальная ускорительная установка. Это нормальная ниша, ничуть не лучше и не хуже остальных, и надо поддерживать то, что есть. Ведь оборудование для тех же проектов FAIR, XFAIL мы изготавливаем только потому, что у нас есть работающая ускорительная установка, а иначе с нами и разговаривать бы не стали. Они приезжают, видят, что мы тоже что-то можем, и делают заказы на высокотехнологичное оборудование. Наше опытное производство выполняло заказы для того же LHC. При этом конкуренции между российскими ускорительными центрами не возникает, начальство как-то делит сферы влияния. В Новосибирске побольше опытное производство и опыта больше. Они масштабнее сделали работу, мы попроще - криогенику взяли. Дубна - еще что-то взяла, так что никакой конкуренции нет. У нас есть отдел линейных ускорителей, монополист по инжекторам линейного типа, они сейчас делают инжекторный каскад для вашего проекта NICA. Нас, ускорительщиков, и так мало: мы, Дубна, Новосибирск, ИТЭФ, ПИЯФ, ИЯИ в Троицке, - так что нам делить?

Заложники мегаустановок

- В нашей специальности "Физика пучков заряженных частиц и ускорительная техника" есть интересные разделы, которыми можно заниматься на небольших установках. Например, в Юлихе на небольшом кольце COSY есть все: физика, которая по спектру самодостаточна для развития науки, площадка для подготовки кадров. А мы отчасти являемся заложниками мегаустановки: только два раза в год можно проверить, что и как у тебя получилось, и одна проверка "тянет" на 25 МВт потребляемой мощности. Тут надо для себя определить вектор развития: ориентироваться на мегаустановки, или на маленькие, высокотехнологичные, которые попроще, но все имеют?

Наш отдел энергетических установок сравним с половиной электростанции. Когда ускоритель работает, мы берем 25 МВт, это очень приличные масштабы. Что касается воды, то жесткие требования по солям, очистке обеспечивает специальная система водоподготовки, все хозяйство немаленькое - 42 насоса мощностью 4,3 МВт, 28 теплообменников, фильтры. В замкнутый контур на охлаждение магнитов ускорителя идет 150 м³ очищенной воды и около 180 м³ подается на каналы.

В 2000 году значительную часть инженерной и коммунальной инфраструктуры, принадлежащей ИФВЭ, передали в муниципальную собственность. Формальными причинами этого были названы "большой объем непрофильной деятельности ИФВЭ" (на тот момент коммунальные услуги населению составляли около 50 процентов от общей деятельности ИФВЭ) и задолженность ИФВЭ перед "Мосэнерго", которая достигла почти 100 млн. рублей, и это при одновременной задолженности муниципалитета перед институтом в 150 млн. рублей.

После передачи во вновь созданное ФГУП, а после его упразднения в частные руки попали городские водопроводные и канализационные сети, водозабор и очистные сооружения, одна котельная с тепловыми сетями и часть электрохозяйства. В результате этого тарифы на коммунальные услуги в городе выросли в два раза, эффективность работы обеих (городской и ИФВЭ) котельных из-за недозагрузки снизилась, институт перестал получать доходы от оказания коммунальных услуг сторонним организациям, что сразу же пагубно сказалось на содержании собственной инженерной инфраструктуры.

Когда все это хозяйство было в наших руках, не делили его на институтское и городское, и проблем не было. Потом институту объявили, что он занимается не свойственными хозяйственными функциями, и город почти все системы жизнеобеспечения забрал в свое ведение. Сейчас нас спасает то, что мы вынуждены организовать альтернативное электроснабжение и на сеанс берем электроэнергию, минуя город и значительно дешевле, - не от московской электрокомпании, а от "Калугэнерго", благо такая техническая возможность имеется.

Проект ускорительно-накопительного кольца был закрыт по финансовым причинам. Реанимировать его поздно, всему свое время. Смотрите, LHC строила объединенная сытая Европа. И сколько она с ним имеет проблем, не факт, что смогут, как обещают, запустить в ноябре. А потом, и у них есть проблемы с электроэнергией, а кто бы нам позволил с таким мегапроектом, как УНК, колоссальное потребление электроэнергии? Мы оказались заложниками УНК при ограниченности энергоресурсов. Тот же Новосибирск делал маленькие установки, гибкие системы управления, классные электрон-позитронные коллайдеры, и другое. А мы занимались строительством, раскручиванием серийного производства магнитов для УНК - не тем, чем надо было заниматься по базе, по образованию. Хорошо еще, что на фоне этого мегапроекта руководство сумело провести модернизацию работающих установок, и отчасти поэтому мы живем сейчас.

Предусмотреть кризис

- Проблема УНК - это проблема "стейджинга", и это, на самом деле, та проблема, которая встанет перед Дубной с проектом NICA. Надо так планировать свои проекты, чтобы предусматривать аварийную ситуацию внезапного прекращения финансирования. Надо всегда задавать себе вопрос: "Если меня тормознут на этой стадии, я останусь со 119 магнитами вместо 120?" И тогда ничего не будет? Или какую-то часть сделать по-хорошему и остаться с чем-то готовым? Правильно у вас сейчас работа идет: сначала надо с нуклотроном разобраться, с инжекторным каскадом, а потом будем смотреть, как дальше деньги пойдут. Даже сейчас, в случае прекращения финансирования, вы остаетесь с работающей установкой. Не стоит делать сразу все и до конца, надо распараллеливать задачи.

В проекте УНК одновременно преследовались три цели: создать два сверхпроводящих кольца и один теплый ускоритель, причем контрольная точка - одновременное окончание всех трех работ. И что мы имеем - тоннель, 87 процентов теплого ускорителя, высокочастотная система. А тоннель сейчас надо поддерживать: вентиляция, грунтовые воды - все это требует огромных средств.

Ждите неожиданных продолжений

- Должны быть в стране национальные установки, решающие ограниченный круг задач, но имеющие "ноу-хау" и на них - база для подготовки национальных кадров. Как в "Алисе в Зазеркалье" - чтобы оставаться на месте, надо очень быстро бежать. А мы не бежали, вот и перешли во второй эшелон, хотя У-70, запущенный в 1967 году, до сих пор остается в десятке лучших ускорителей мира. И криогеника у нас еще есть, и сверхпроводящие магнитные системы, и ускорители - по чуть-чуть всего осталось… Может, это одна из наших задач - продержаться какое-то время, чтобы в стране остались люди понимающие, а потерять эту прослойку можно очень быстро.

Сейчас в странах Юго-Восточной Азии настоящий ускорительный бум: строятся источники синхротронного излучения, нейтронные источники для решения задач материаловедения и других прикладных целей. Ускорители дают очень большой мультипликативный эффект. И если он работает, значит, страна самодостаточна, есть технологии и кадры. Когда Германия строила сверхпроводящий протонный ускоритель HERA, у них в стране практически не было своей криогенной промышленности. Создали ускоритель, появились технологии и потом это переросло уже в индустрию. И таких примеров много: уже набил оскомину Интернет, который физики-экспериментаторы придумали, сейчас Грид развивается. И от ускорителей можно ждать совершенно неожиданных инновационных продолжений...

Ольга ТАРАНТИНА, Протвино-Дубна.