Вскрыл вакуумную камеру: что 16-летний изобретатель делал в ИЯФ

Молодой изобретатель сконструировал и изготовил устройство, которое упрощает эксплуатацию установки электронно-­лучевой сварки Института ядерной физики им. Будкера Сибирского отделения РАН. Рычаг для вакуумной камеры — ​штука интересная, но еще интереснее то, что его разработчику всего 16 лет.

Называть Данила Тищенко простым 10-классником не совсем справедливо: он учится не в общеобразовательной школе, а в специализированном научно-учебном центре Новосибирского государственного университета (СУНЦ НГУ). «Поступают туда после восьмого класса. Есть специальная летняя сессия СУНЦ: весь август ребята учат материал, а потом сдают вступительные экзамены», — ​рассказал Данил Тищенко корреспонденту «Лаб. СР».

Младший научный сотрудник ИЯФ СО РАН Алексей Медведев — ​по совместительству преподаватель СУНЦ НГУ. «Центр создавался с таким прицелом, чтобы его ученики после выпуска поступали в НГУ, а потом работали в институтах СО РАН, — ​говорит ученый. — ​Мы в ИЯФ решили, что нужно дать возможность талантливым школьникам попробовать себя в реальной исследовательской работе в настоящем научно-исследовательском институте, и стараемся ежегодно организовывать для желающих практику в наших лабораториях. Для ИЯФ это тоже весьма полезно: всегда есть ряд каких-то мелких задач на установках, до которых у научных сотрудников просто руки не доходят. Они несложные, любой из нашей лаборатории может их решить, но текущие дела не дают. Почему бы не поручить их талантливой молодежи?»

Сим-сим, откройся

Данил Тищенко сам нашел Алексея Медведева и попросился на практику к нему в лабораторию. Школьнику поручили придумать механизм, который упростил бы открытие вакуумной камеры установки электронно-лучевой сварки. «На этой установке мы, во‑первых, изучаем свойства новых материалов и модифицируем их, облучая их электронными пучками, — ​рассказывает Алексей Медведев. — ​Второе направление работ — ​изготовление штучных и мелкосерийных изделий методом электронно-лучевой сварки». Сварка осуществляется в вакууме — ​получается высочайшей чистоты шов. На установке можно сваривать разнородные материалы, в том числе химически активные. В частности, на ней специалисты ИЯФ выполняли очень ответственный заказ для строящегося в Германии Центра по исследованию ионов и антипротонов (ФАИР) — ​изготавливали части вакуумного тракта ускорителя.

Всем хороша установка, вот только открыть 70‑килограммовую крышку ее вакуумной камеры до недавнего времени было настоящей проблемой. «Когда воздух из камеры откачан, внутри создается вакуум, и на крышку действует сильное давление, соответственно, она очень плотно прилегает к вакуумной камере. Когда в конце цикла мы запускаем воздух внутрь установки, крышка остается настолько плотно прижатой, что требуются большие усилия, чтобы ее открыть», — ​говорит Алексей Медведев.

Данил Тищенко решил проблему за месяц. «Суть моей идеи такова: используя простой рычаг, отталкивать крышку от установки, — ​объяснил он. — ​Подобные устройства применяются, например, в воздушных винтовках. В моем изобретении при повороте рычага поршень движется вперед и отталкивает крышку, под нее попадает воздух, и она легко открывается». Данил сам изготовил рычаг из материалов, которые нашлись в лаборатории: алюминиевых профилей, стальных болтов и т. д.

«Все, кто работает на установке электронно-лучевой сварки, новым механизмом очень довольны, — ​говорит Алексей Медведев. — ​Нельзя сказать, что была решена серьезная научная проблема. Но работу изобретение существенно облегчило».

Фарадею приготовиться

Нет предела совершенству — ​установку можно улучшать и дальше. «Например, полностью автоматизировать открытие и закрытие камеры, чтобы крышка двигалась сама и не надо было подходить к ней, — ​рассуждает Алексей Медведев. — ​Можно создать какой-нибудь центрирующий механизм, который бы позволял быстро запирать крышку и при этом не прилагать столько физических усилий, как сейчас». Но, скорее всего, эти задачи поручат уже другому практиканту. В ИЯФ хотят, чтобы школьники попробовали себя в разных направлениях, и у Данила Тищенко уже есть новый проект.

«Актуальны исследования электронного пучка, для этого используется цилиндр Фарадея, — ​рассказывает школьник. — ​Это универсальное устройство в ядерной физике, которое используется для определения полного электрического заряда и интенсивности пучка частиц. Возникла идея уменьшить количество вылетающих обратно из цилиндра Фарадея частиц, чтобы повысить его точность. Сейчас я конструирую дно для такого цилиндра со вставкой для магнита, чтобы магнитным полем можно было электронный пучок отклонять. В кругляшке размером с рублевую монетку надо проделать 12 отверстий так, чтобы расстояние между центрами всех отверстий было одинаковым: ​это нужно для равномерного распределения магнитного поля».

Данил Тищенко собирается поступать в НГУ, на механико-математический факультет. Его мечта — ​разрабатывать бионические протезы. А ИЯФ планирует продолжать «школьную программу» и готов приглашать на практику учеников СУНЦ.