Ученые Томского политехнического университета создали прототипы источников питания для фокусирующих магнитов уникального ускорительно-накопительного комплекса «Сила». Эта инновационная разработка политехников гарантирует поддержание стабильного тока в магнитных обмотках в строго заданных пределах, обеспечивая эффективность и безопасность работы всей магнитной системы синхротрона. Работа выполнена по заказу интегратора проекта – компании ООО «ТомИУС-Проект».
О проекте «Сила»
Проект «Сила» («СИнхротрон-ЛАзер») представляет собой передовой синхротронный комплекс нового поколения. Он объединяет синхротронный источник IV поколения мощностью 6 ГэВ и рентгеновский лазер на свободных электронах. На этой установке будут проводиться передовые исследования в областях био- и нанотехнологий, а также материаловедения. Строительство синхротрона начнется в 2026 году в подмосковном наукограде Протвино. Инициатором проекта выступил Научно-исследовательский центр «Курчатовский институт».
Уникальность разработки ТПУ
«В настоящее время на рынке отсутствуют серийные изделия с необходимыми высокоточными метрологическими характеристиками, – отметил директор Инженерной школы неразрушающего контроля и безопасности ТПУ Павел Баранов. – Инженеры Томского политеха успешно спроектировали и изготовили два типа программно-управляемых источников питания. Они предназначены для управления основными и корректирующими обмотками магнитов комплекса «Сила», обеспечивая формирование токов заданной величины. Эти источники критически важны для питания электромагнитов, управляющих траекторией и фокусировкой пучка заряженных частиц. Именно ток в магнитных катушках создает необходимое поле, а его стабильность и синхронизация с другими системами ускорителя напрямую определяют точность движения частиц».
Технические характеристики источников
Первый тип источника, созданный для питания основной обмотки магнита-квадруполя, обеспечивает диапазон регулирования тока от 0 до 110 А с точностью до 10 мА при выходном напряжении 25 В. Второй тип предлагает диапазон от -5 до 5 А и точность установки тока 1 мА при выходном напряжении от -5 до 5 В. Оба устройства эффективно работают с высокоиндуктивной нагрузкой магнитных обмоток, обеспечивая не только формирование тока, но и быстрое измерение напряжения и тока на нагрузке. Управление, измерение и контроль реализованы с применением передовой цифровой схемотехники: быстродействующих микроконтроллеров, ПЛИС, высокоскоростных интерфейсов и преобразователей сигналов.
Модульность и надежность
Источники питания построены по модульному принципу, что обеспечивает резервирование силовых компонентов и позволяет оперативно заменять вышедшие из строя модули без остановки системы («горячая» замена).
Интеграция в систему управления
Устройства интегрированы в единую систему автоматизации и управления комплексом «Сила-САУ» через высокоскоростной цифровой интерфейс оперативного управления. Это открывает возможность мониторинга процессов в ускорителе в режиме реального времени.
Перспективы внедрения
Собранные прототипы уже переданы заказчику для проведения испытаний. После успешных испытаний на стенде совместно с прототипами магнитов-квадруполей, Томский политехнический университет доработает источники питания для запуска в серийное производство.
Разработкой источников занимались специалисты отделения электронной инженерии Инженерной школы неразрушающего контроля и безопасности ТПУ. Интеграцию устройств в систему автоматизации и управления комплексом осуществили инженеры отделения ядерно-топливного цикла Инженерной школы ядерных технологий и отделения информационных технологий Инженерной школы информационных технологий и робототехники ТПУ.
Источник: biz.cnews.ru
