Началось тестирование системы мониторинга вибраций на СКИФ

Сейсмические изыскания, проведенные геофизиками, показали, что основными источниками вибрационных шумов на территории СКИФа являются проходящие в радиусе нескольких километров большегрузные автомобили, железнодорожные составы и работающие промышленные предприятия. Кроме того, вызывать возмущения могут и внутренние источники, в частности функционирование оборудования комплекса — систем питания, вентиляции и кондиционирования, насосов, трансформаторов и так далее. При превышении допустимого уровня вибрационного шума система мониторинга будет оповещать пользователей, а система обратной связи оперативно скорректирует положение пучка электронов, купируя негативное влияние сейсмической обстановки на эффективность работы СКИФ.

«Все данные об уровне шумов и их источниках будут занесены в каталог сейсмических событий с указанием точного времени. Это принципиально важно для пользователей – исследователей, которые проводят эксперименты на станциях. Ведь даже если система обратной связи оперативно не купирует негативный эффект от сейсмических шумов, ученые смогут сопоставить данные своих экспериментов с каталогом и, при необходимости, отбраковать данные, полученные в негативный период», — пояснил кандидат физико-математических наук Григорий Баранов, заведующий отделом ускорительных систем ЦКП СКИФ.

Ученые Института нефтегазовой геологии и геофизики им. А.А. Трофимука (ИНГГ) СО РАН разработали и совместно с индустриальным партнером изготовили первые сейсмические датчики, которые будут адаптироваться непосредственно под задачи ускорительного комплекса и под разработанное программное обеспечение. Сотрудники Передовой инженерной школы Новосибирского государственного университета (ПИШ НГУ) разработали алгоритмы мониторинга и нейронную сеть для анализа данных, сейчас идет работа по созданию графического интерфейса программы.

Испытания оборудования

«Принцип работы программного комплекса таков: один раз в заданный интервал времени выдается кадр со специальной картой распределения уровня шумов. Каждый следующий кадр автоматически сравнивается с предыдущим. Если картина распределения шумов меняется, будет устанавливаться источник этого сигнала. На начальном этапе оператор в ручном режиме «покажет» нейросети возможные источники шумов, после чего искусственный интеллект будет самостоятельно вносить данные в каталог событий в абсолютных временах», — рассказал старший научный сотрудник ПИШ НГУ «Когнитивная инженерия», научный сотрудник ИНГГ СО РАН Петр Дергач.

Сеть сейсмических регистраторов и сейсмометров будет установлена в зданиях ускорительного комплекса. Сейчас основная задача ученых — обеспечить точную синхронизацию по времени всех датчиков. Традиционно синхронизацию сейсмодатчиков обеспечивает сигнал GPS, однако осуществить связь со спутником в здании инжектора и накопителя не будет возможности из-за отсутствия сигнала. Исследователи планируют подключить датчики к генератору тактовой частоты, который обеспечивает работу всего оборудования ускорительного комплекса. Преимуществом такого подхода является предельная точность синхронизации, во много раз прививающая точность сигнала GPS.

По материалам пресс-службы ЦКП СКИФ, фото Анны Плис.

Больше новостей об Академгородке 2.0 и СКИФ — на нашем телеграм-канале.

Геофизики создают карту распределения сейсмических шумов для ЦКП СКИФ

Специальная система сейсмического мониторинга фиксирует любые, даже самые мельчайшие, изменения вибрационного фона, чтобы в дальнейшем можно было учитывать эти данные при проведении экспериментов. Тестовые измерения произведены на коллайдере ВЭПП-4М и непосредственно на площадке строительства СКИФа. В данный момент несколько сейсмических станций работают на территории, прилегающей к объекту. «Ускорители заряженных частиц в силу своих параметров очень чувствительны к любым возмущениям внешней среды, например, они хорошо “видят” землетрясения. По сути это своеобразные сейсмографы, только очень большие и дорогие. Комплекс СКИФ — не исключение. Из-за того, что размер пучка в ускорителе совсем маленький, то есть частицы в пучке сильно сконцентрированы, любые возмущения почвы будут на нем сказываться. Например, где-то проедет поезд и раскачает грунт, вибрация вызовет колебания в несколько миллиардов раз меньше метра, но это может существенно изменить параметры пучка», — прокомментировал научный сотрудник ИЯФ СО РАН кандидат физико-математических наук Григорий Николаевич Баранов.

Источник синхротронного излучения — это своеобразный фонарик, который «светит» в пользовательскую станцию. Если этот фонарик начнет колебаться, его эффективный размер — пятно, которое он будет засвечивать — увеличится. Это приведет к тому, что параметры излучения изменятся, они будут уже не такими точными, как требуется. Именно поэтому важно знать, какой вибрационный фон будет присутствовать на экспериментальной площадке. Такие данные необходимо учитывать уже на этапе строительства объекта, чтобы понимать, какой силы должна быть система подавления колебаний.  «Мы хотим, чтобы у нас действовала полноценная система подавления, как на крупных зарубежных установках, к примеру, Большом адронном коллайдере в ЦЕРНе или источнике СИ ESRF во Франции. Пользуясь опытом наших коллег-геофизиков, можно уже сейчас задуматься над тем, чтобы после завершения строительства и запуска в эксплуатацию комплекса СКИФ у нас была налажена некая система сейсмического мониторинга. Для этого по всей площадке, где расположена установка, нужно разместить сейсмические датчики. Даже если в нескольких километрах пройдет поезд, эти датчики будут фиксировать сейсмические волны. Если эти волны будут чрезмерны, конечный пользователь установки будет попросту “выкидывать” побочные данные из эксперимента. Либо система заблаговременно, по принципу обратной связи, сама будет вносить правки в движение пучка заряженных частиц тем самым стабилизируя его, чтобы любое внешнее возмущение отрабатывалось правильным образом», — сказал Григорий Баранов.

 

Максим Родякин Григорий Баранов Петр Дергач Ксения Карюкина с геофизическим оборудованием на площадке строительства СКИФа

Максим Родякин (ИЯФ), Григорий Баранов (ИЯФ), Петр Дергач (ИНГГ), Ксения Карюкина (ИЯФ) с геофизическим оборудованием
на площадке строительства СКИФа

«Специалисты ИНГГ СО РАН и ФИЦ ЕГС РАН имеют большой опыт в сейсмических изысканиях, у них есть современное специализированное оборудование. Они знают, как правильно производить измерения, обрабатывать и интерпретировать полученные данные. Предварительные измерения проводились в ИЯФ СО РАН, на коллайдере ВЭПП-4М. Сейчас мы перешли к замерам вибрационного фона на площадке в Кольцово. Они показали, что большую часть времени амплитуды сейсмических колебаний грунта удовлетворяют требованиям эффективной работы СКИФ, но движение поездов по близлежащему железнодорожному переезду выводят колебания за допустимые нормы. Поэтому по ходу строительства мы будем производить дальнейший контроль и развивать всю систему», — подчеркнул Григорий Баранов.

По словам ученого, система сейсмического мониторинга может выполнять и другие полезные функции, поскольку комплекс СКИФ содержит много компонентов, которые могут вызывать вибрации — к примеру, источники питания в магнитной системе. Даже люди, работающие на установке, будут вносить свой вклад в колебания пучка. Работа насосов, погрузочно-разгрузочных устройств, движение воды в трубах и т.д. – все это может стать бытовыми источниками вибраций. Чтобы вовремя выделить эти вибрации из общего фона, и, при возможности, нейтрализовать их воздействие, необходима подобная система непрерывного мониторинга.

По материалам пресс-службы ИЯФ СО РАН

Фото Юлии Клюшниковой