В новосибирском наукограде Кольцово возводят Центр коллективного пользования «Сибирский кольцевой источник фотонов» (ЦКП «СКИФ») Института катализа СО РАН. Это проект класса «мегасайенс»* с уникальными характеристиками, которые позволят проводить передовые исследования с яркими и интенсивными пучками рентгеновского излучения во множестве областей — химии, физике, материаловедении, биологии, геологии, гуманитарных науках.
О том, как начиналась работа над проектом и с какими вызовами сталкиваются проектировщики и конструкторы, создающие передовой исследовательский центр сейчас, рассказывает Сергей Вохмяков, первый заместитель генерального директора Акционерного общества «Центральный проектно-технологический институт» (АО «ЦПТИ»).
О работе над проектом Центра коллективного пользования «СКИФ»:
— Подготовка к участию в проекте началась заранее, до заключения контракта в 2019 году. Проект был нам очень интересен, а сроки — весьма сжатые. Поэтому, когда участие ЦПТИ стало очевидным, мы сразу приступили к организации работ.
На данный момент команда наших инженеров разработала проектную документацию на 28 зданий и сооружений, включая основные объекты ускорительно-накопительного комплекса — здание инжектора, накопителя и два отдельных здания экспериментальных станций. Их общая площадь составляет 67 тысяч кв. м, а это 10 футбольных полей! Проектная документация успешно прошла государственную экспертизу и получила положительное заключение ФАУ «Главгосэкспертиза России».
Работа по проекту идет с применением технологий информационного моделирования. Например, сейчас проектировщики выпускают рабочую документацию в Красноярске, а строители в Кольцово могут выгружать готовые чертежи и сразу брать их в работу. На самой строительной площадке работает наша команда авторского надзора. Они следят, чтобы возведение строго соответствовало утвержденным проектным решениям.
О выборе ЦПТИ генпроектировщиком проекта:
О формировании внешнего облика объекта:
— Мы изучили, как выглядят подобные объекты в мире, и разработали три принципиально различных варианта архитектурного облика научного комплекса. Их представили на согласование главному архитектору и рабочей группе по вопросам градостроительного и архитектурно-художественного формирования облика зданий и сооружений на территории Новосибирской области. Они выбрали один и дали свои предложения по его доработке. Так получился конечный вариант дизайна.
Главные объекты комплекса — здание Накопителя и Административный корпус. Они являются архитектурной доминантой ансамбля. Эти здания различны по форме, но стилистически продолжают друг друга.
Первое, что видят гости СКИФа, — это Административный корпус. Мы эффектно оформили его фасад сочетанием больших площадей витражного остекления и матовых панелей. Цвета и фактуры материалов гармонично сочетаются друг с другом, играя на контрасте.
Здание Накопителя имеет круглую выпуклую форму и напоминает «летающую тарелку». По внешнему периметру здания расположены лаборатории, они имеют сплошное ленточное остекление.
Облик получился технологичным, футуристичным, но при этом он органично вписывается в окружающую среду сибирской природы. Дизайн СКИФа принес нам победу в международном архитектурном конкурсе «Евразийская премия» в номинации «Промышленные здания и сооружения».
Об организации работы над проектом:
— В общей сложности над проектом трудятся более 100 человек. Нам пришлось доукомплектовать штат инженерами-технологами, архитекторами, специалистами по инженерному обеспечению, сметчиками. Работы распределили между центральным офисом в Москве и четырьмя филиалами.
Мы создали специальную структуру управления этими работами — назначили руководителей и главных специалистов по направлениям.
Все участники проекта, в том числе технический заказчик, застройщик, генподрядчик по строительству, работают в среде общих данных. Наши программисты обеспечили информационную безопасность в этом «облаке». Это позволяет нам эффективно взаимодействовать и оперативно отрабатывать возникающие вопросы.
Также с начала работы над СКИФом мы сильно подтянули свои компетенции в цифровом проектировании. У нас появился специальный отдел, который внедряет современные программные решения, обучает специалистов и даже дорабатывает ПО под наши потребности.
О сотрудничество с другими участниками проекта:
— Мы выстроили отношения со всеми участниками проекта — это Институт катализа им. Г. К. Борескова СО РАН с его обособленным филиалом ЦКП «СКИФ», Институт ядерной физики им. Г. И. Будкера, «Концерн „Титан-2“, ООО „ИНТЭКС“, НИУ МГСУ и ФАУ „Главгосэкспертиза России“. Признаюсь, иногда это было непросто.
Объект уникальный, сроки весьма сжатые, проект на контроле двух министерств — Министерства науки и высшего образования и Министерства строительства Российской Федерации. В итоге всем участникам пришлось действовать в интересах проекта, и мы достигли синергии, что принесло неоценимый опыт.
Об уникальном опыте ЦПТИ при работе над этим проектом:
— Хоть проектная документация и получила положительное заключение Главгосэкспертизы, организация, выполняющая научно-техническое сопровождение строительства, поставила под сомнение утвержденные проектные решения. Это был критический момент для проекта, все работы на объекте фактически были остановлены.
Чтобы решить проблему, необходимо было в кратчайшие сроки провести расширенные геологические изыскания, включая специальные исследования грунтов, выполнить геотехнические расчеты в специализированном расчетном ПО. Опыта выполнения подобных работ у АО «ЦПТИ» до этого не было. Как говорится, глаза боятся, а руки делают.
Например, нужно было обеспечить отбор, хранение и транспортировку из Новосибирска в Москву более 600 образцов грунта, не нарушив природную структуру, не допуская ударов и замораживания. Методом проб и ошибок мы пришли к решению выполнять доставку самолетом, так как все остальное на практике не работало. И таких решений было много на всех этапах. Самое главное, что усилия не были затрачены впустую. По итогам окончательных геотехнических расчетов, выполненных независимо НИЦ «Строительство» и НИУ МГСУ, удалось подтвердить величины максимальных осадок, указанные изначально в проектной документации, и работы на строительной площадке СКИФа были возобновлены. При этом мы как проектировщики получили огромный опыт в решении сложнейшей задачи и сформировали круг проверенных надежных партнеров, на которых сможем опереться в будущем.
О цифровой информационной модели СКИФа и для чего она нужна:
— Цифровая модель визуализирует объект, позволяет оценить архитектурные и конструктивные решения, обнаружить и исключить коллизии, а самое главное — сводит огромный объем информации об объекте в базу данных с возможностью удобной выгрузки. В ней собраны точные сведения о каждом элементе объекта, включая научно-исследовательское оборудование: технические и массогабаритные характеристики, материалы, количество, стоимость, необходимые инженерные коммуникации и точки их подключения, контрольно-измерительные приборы и прочее. Современное строительство высокотехнологичных объектов сегодня уже невозможно представить без цифрового проектирования.
Вот, например, у нас была задача обеспечить вибро- и термостабильность ускорительно-накопительного комплекса. Это важно для создания правильных условий при проведении научных экспериментов.
Так и с термостабилизацией. Температура внутри помещений с технологическим оборудованием не должна колебаться более, чем на полградуса Цельсия (а в некоторых помещения даже не более одной десятой градуса Цельсия), независимо от погодных условий, иначе это влияет на траектории электронного пучка в накопителе и синхротронных лучей на экспериментальных станциях. С помощью ЦИМ мы смогли оперативно и точно спроектировать систему, которая поддерживает заданную температуру.
Если оснастить объект специальными датчиками, которые будут следить за его состоянием, и загружать полученные данные в информационную аналитическую систему, получится цифровой двойник. Программа разработает график обслуживания и ремонтов, заранее просчитает возможность возникновения нештатной ситуации, укажет возможные причины. Управление таким «умным» объектом экономит деньги и время заказчика. Вот какую роль сыграет цифровое проектирование в будущей жизни комплекса.
О планах ЦПТИ на будущее:
— Национальный проект «Наука и университеты» подразумевает строительство серии объектов класса «мегасайенс». Так как ЦПТИ уже имеет релевантный опыт, мы смело надеемся на участие в их реализации.
В части ускорителей, например, мы уже задействованы в проекте нового научного комплекса, еще более амбициозного, чем «СКИФ». Он объединит в себе источник синхротронного излучения и рентгеновский лазер на свободных электронах.
Если говорить о стратегических перспективах, то сейчас в институте помимо традиционного направления ПИР активно развивается направление инжиниринга, которое выполняет конструирование и изготовление нестандартного оборудования, а также направление вывода из эксплуатации и рекультивации земель, выполняющее в том, числе строительно-монтажные работы. Пока эти направления относительно независимы, но в перспективе должны стать единым организмом, позволяющим выполнять проекты «под ключ», от идеи до ввода в эксплуатацию.
Акционерное общество «Центральный проектно-технологический институт» (АО «ЦПТИ», входит в Топливную компанию Росатома «ТВЭЛ») специализируется на проектировании объектов и конструировании оборудования для предприятий ядерного топливного цикла и использования атомной энергии, науки и ядерной медицины, а также на выводе из эксплуатации ядерных и радиационно-опасных объектов и рекультивации радиационно-загрязненных территорий.
Центр коллективного пользования «Сибирский кольцевой источник фотонов» — источник синхротронного излучения (СИ) поколения «4+» и энергией 3 ГэВ. Создается в рамках национального проекта «Наука и университеты». Позволит изучать материю на атомарном уровне и получать новые фундаментальные знания в области биологии, химии, медицины и других областях науки. Также в ЦКП «СКИФ» будут проводиться исследования в интересах промышленных предприятий.
ЦКП «СКИФ» будет включать ускорительный комплекс и развитую пользовательскую инфраструктуру: экспериментальные станции и лабораторный комплекс. Запуск первой очереди экспериментальных станций запланирован в 2024 году.
* Мегасайенс (от англ. MegaScience — «Меганаука») — крупные международные научные и исследовательские комплексы, а также название класса уникальных научных установок в классификации Минобрнауки в Национальном проекте «Наука».
