Валерий Попов
Записки эмигранта
Прошло 10 лет
Общий вид физической установки KATRIN
10 лет назад я, как ведущий инженер, начал работать в составе группы над проектом КАТРИН, а именно над его основной частью – WGTS (Windows Gaseous Tritium Source). WGTS это центральная, да и главная часть эксперимента КАТРИН, который представляет собой новую попытку физиков, что называется «пощупать» нейтрино. Здесь, в центре установки, происходит впрыск газообразного радиоактивного трития в пучковую трубу и сложный физический процесс распада на гелий, нейтрино и электроны. Основную информацию о нейтрино, частицы, измерение массы которой и является целью эксперимента КАТРИН, несут электроны, которые транспортируются магнитным полем от места впрыска до спектрометра и детектора, где и происходит измерение… WGTS представляет собой 5-ти секционный 16-метровый вакуумный корпус с центральной элиптической частью, похожей на рубку подлодки, оснащённый мощными турбомолекулярными насосами, в котором по центру расположена пучковая труба, куда и происходит впрыск трития, Пучковая труба охлаждается жидким неоном до 27К и проходит через цепочку сверхпроводящих магнитов-соленоидов, уже охлаждаемых жидким гелием при 4К. В вакуумном корпусе установки расположен и гелиевый танк для обеспечения системы жидким гелием втечение 2х суток. Большое число всевозможных сенсоров, конрольных устройств и криогенных элементов, система защиты сверхпроводящих магнитов – всё это внутри корпуса. Технически это сложнейшее устройство, кропотливо создаваемое почти 10 лет совместным трудом команды ведущих специалистов.
Много воды утекло с тех пор, когда мы начинали проект, много людей сменилось и даже фирм и вот, наконец, сложнейшая криогенная установка проходит завершающую сборку и испытания в сборочном зале моей родной фирмы. Далее предстоит уникальная транспортировка в Карлсруе, монтаж в зале тритиевой лаборатории и криогенные испытания. Сложно предсказать, как будут развиваться события, всё ли пойдёт нормально, но в любом случае самая сложная за всю историю фирмы работа подходит к концу и есть много шансов на успех. По сложности криогеных систем и выполненных работ трудно даже сравнить эту установку с чем-либо. Она уникальна и я буду очень горд и рад, если в итоге установка заработает в нужном режиме и эксперимент стартует.
Не скрою, мне пришлось переосмыслить своё отношение и к нашей фирме и к тому порядку, который существует. Вначале меня приятно удивляла ситуация на фирме, и порядок и отношение к работе, потом я стал замечать много недостатков и вот сегодня, видя результаты, я понимаю основные моменты успешной работы коллектива. Здесь много разных тонкостей, но основное, это климат, уважение друг к другу, желание хорошо делать общее дело.
Руководят фирмой физики, команда подобралась, или её подобрали, совместимая и работоспособная, есть хорошие заделы по тем же сверхпроводящим ниобиевым резонаторам. Что интересно, привлекается много молодёжи, студентов, идёт постоянное омоложение коллектива.
Если попытаться проанализировать историю создания WGTS, то следует отметить, что основным и определяющим был первый период совместной работы команды специалистов, многое было не ясно, многое менялось, но постепенно шаг за шагом вырисовывались контуры будущей установки и параллельно размещались в производстве основные элементы, такие, как вакуумные корпуса и сверхпроводящие магниты. Удивительно, но факт, все сверхпроводящие магниты, разработанные непосредственно мною, выдержали все испытания, в том числе и холодные, в институте Сакле, Франция, и без каких либо доработок установлены в машине. Я никогда не был криогенщиком, хотя и был знаком с азами криогеники и участвовал в проекте ускорительно накопительного комплекса (УНК) в Протвино, поэтому проектирование сверхпроводяшей цепочки магнитов было для меня очень ответственным заданием. Более того, я хотел бы отметить тот факт, что все основные технические решения, заложенные в процессе проектирования WGTS, не претерпели изменений и я считаю это своей основной заслугой. Для проверки системы охлаждения пучковой трубы неоном изначально предлагалось создать демонстратор, устройство, где можно было бы проверить возможность стабилизации температуры пучковой трубы на уровне 27К. Вначале никто толком не знал, как это сделать. Параллельно в производстве уже шло изготовление корпусных узлов и пучковой трубы, нужна была идея, как с минимальными затратами сделать демонстратор. После долгих дебатов я предложил использовать вакуумные корпуса будущей установки, добавить дополнительную часть и разместить пучковую трубу в алюминиевых имитаторах магнитов. Такое решение позволило существенно сэкономить и время и деньги, демонстратор был собран и успешно испытан в Карлсруе. Испытания оправдали наши ожидания, температура пучковой трубы поддерживалась неоновой системой охлаждения с высокой стабильностью. Задача была выполнена и цель достигнута, основная часть WGTS, пучковая труба, готова для эксперимента. Следующей задачей было завершение проектирования 3Д модели установки и передача проекта, речь уже не шла о полном завершении проекта. Руководство фирмы Varian, которая являлась правопреемником по проекту, решило выплатить институту в Карлсруе по неподтверждённым сведениям около 10 млн евро и передать незавершенный проект. Мне грозило увольнение, но здесь появился вариант продолжения работы по проекту, так я и оказался в Карлсруе. Огромный научный центр, интересная работа, что ещё надо… Почти 3 года я работал от своей фирмы в проекте КАТРИН в Карлсруе, вначале почти год знакомил местных сотрудников с конструкцией WGTS, которую я вёл долгие годы, затем меня подключили к другим частям эксперимента KATRIN. Что меня удивило, так это отсутствие какой либо понятной организации и координации работ, ответственности технических руководителей и специалистов. Итальянцы поставили установку CPC, одну из частей эксперимента, стоимостью около 5 млн, при испытаниях сгорели диоды защиты, к которым оказалось не добраться и не заменить, и что? Решено было установку выбросить, а мне поручили проектировать заново. Никто не виноват, научный центр, консенсус… А ведь на этапе проектирования было ясно, что диоды могут потребовать замены. Впоследствии мне предложили обеспечить возможность замены диодов в системе защиты сверхпроводящих магнитов моей установки WGTS, для этого пришлось переносить диодные блоки защиты в более доступное место.
У меня было много предложений по конструкции, я пытался организовывать обсуждения, предлагал решения, было и изобретение, но всё шло своим чередом без спешки и с ошибками, как заведено… Тем не менее эксперимент постепенно, с большим трудом, приобретал законченный вид.
Сейчас уже можно смело сказать, что принципиальных ошибок в конструкции установки WGTS нет и, несмотря на многие технические проблемы, в целом работа выполнена успешно.
Надо отдать должное и технической организации работ, люди, как муравьи, день за днём, кропотливо и тщательно делали свою работу, облепив установку. Основные моменты, особенно электрические соединения, всевозможные датчики, вакуумные испытания выполнялись и контролировались спецами из института. Это было одним из условий, чтобы снять ответственность за инструментальную часть, т. е. наше железо, испытания, а ваша вся электрика. Этот уникальный опыт производства такой сложной экспериментальной установки дал мне более глубокое понимание процесса создания, например космических кораблей или современных самолётов, когда требуется слаженная работа многих и многих специалистов.
Наконец в сборочном зале идут заключительные сборочные операции и подготовка к испытаниям, это в основном вакуумные испытания, проверка электрических цепей, а также испытания имитирующие давление при квенче, процессе, когда магниты переходят из сверхпроводящего в нормальное состояние. Холодные испытания, захолаживание систем пройдут уже в Карлсруе после установки в экспериментальном зале. Но до этого предстоят непростые транспортные операции, которые будет осуществлять одна известная компания, специализирующаяся на таких операциях. Сейчас, когда я вижу всю установку готовой в металле, похожую чем-то на субмарину, невольно набегает грусть, ведь целых 10 лет отдано этому проекту и дай бог, чтобы она заработала, как задумано. Так устроена жизнь, мы, технари, живём, чтобы работать, а работаем, чтобы жить. Наверное есть другая жизнь, более интересная и более разнообразная, но ведь кто-то должен делать и нашу «чёрную» работу, а иначе откуда бы появились машины, компьютеры и много других вещей, которыми мы сегодня пользуемся, не задумываясь…
Пройдёт немного времени, физики, наконец, запустят эксперимент КАТРИН, получат результаты, возможно сенсационные, и наука сделает ещё один шаг в понимании природы вселенной… И можно будет гордится тем, что есть частичка и моего труда в познании материи…
Вот уже много лет я работаю, как инженер, в нашей компании. Вначале это была Accel, потом Varian и наконец Research Instruments. Было непросто, особенно вначале, но мир не без добрых людей, мне помогали коллеги и новые друзья. Разные проекты для физиков и не только, с криогеникой, всё было за это время. Простой советский и российский инженер, волей случая оказавшийся в Европе с желанием увидеть другую жизнь. Удивила она меня? Нет, я понял, что мы, россияне, во многом, по крайней мере, не отстаём. А по интеллекту, на мой взгляд, и превосходим, но вот незадача живём мы хуже и, как не пытаюсь найти объяснение этому, ничего не получается. Общество организовано по-другому, отношения между людьми более добрые и доброжелательные, нет огромных противоречий между богатыми и бедными, редко встретишь бомжей, разве что на вокзалах. Безработные имеют гарантированное государством социальное обеспечение, многие и не хотят работать. Вот почему африканцы, как саранча, штурмуют Италию и Европу, ведь если получить определённый статус, а это возможно, то можно хорошо жить, есть и пить и необязательно работать. Рай да и только! Но рай нужно заработать, никто не хочет кормить эту дикую ораву за свой счёт.
Что мне дали эти годы, проведённые в Европе? И много и мало. Много – это опыт жизни и работы в чужой стране, новые люди, новая работа, хорошие деньги. Мало, потому что главное приобретаешь в молодые годы и в своей стране. А с другой стороны, посмотрел мир, как люди живут, чем дышат…
Если есть хорошая профессия, знание языка и желание, найти работу в Европе не проблема, проблема адаптироваться в новых условиях, среди новых людей, найти друзей. У меня заканчивается трудовая деятельность по найму, предложили в дальнейшем работать консультантом, для этого зарегистрировать своё предприятие, заключить договор и работать.
Осень, сентябрь 2015 года, сборка и испытания уникальной установки WGTS эксперимента КАТРИН завершены успешно, установка доставлена по назначению, следующий этап – монтаж и испытания в Карлсруе.
Патент
В Карлсруе в институте технологий (КИТ) я проработал в нейтринном проекте КАТРИН почти 3 года. Вначале занимался конструктивными доработками сложнейшей WGTS – основной части эксперимента, где происходит впрыск и распад радиоактивного трития, а затем в авральном порядке проектированием другой части – DPS, следующей за WGTS части эксперимента. Итальянцы изготовили первый вариант DPS, в процессе испытаний этой установки сгорели диоды зашиты сверхпроводящих магнитов и, после долгих обсуждений, учёные пришли к выводу, что дешевле спроектировать и изготовить эту часть вновь. В науке и так бывает. Эксперимент КАТРИН создаётся более 10 лет, участвуют много стран и фирм, и есть много технических и организационных проблем в большей степени связанных с человеческим фактором, т. е. с недостаточной проработкой техзадания, техпроекта и слабой технической подготовкой. И ещё следует сказать, что люди науки это особые люди, которые живут в своём особом мире, где не всегда принимаются оптимальные решения, поэтому, как правило, работы затягиваются и переносятся сроки физического пуска экспериментов.
В установке физического эксперимента КАТРИН используется большое количество турбомолекулярных вакуумных помп (ТМП) фирмы Лайбольд производительностью порядка 3000 куб.м./сек для постоянной откачки газообразного трития и продуктов распада. Это сложные вакуумные насосы содержат вращающийся с огромной скоростью ротор, имеющий значительную кинетическую энергию. Эта энергия при теоретически возможном разрушении ротора не должна привести к повреждению и разгерметизации вакуумной системы с радиоактивным тритием, надёжность конструкции при этом должна быть 100-процентная. В нашем случае проблема заключалась в том, что ТМП нельзя было закрепить жёстко, они монтировались на вакуумные вентили вакуумных камер, положение которых необходимо было регулировать в пространстве. Задача непростая, много было вариантов, много обсуждений. И вот однажды, после долгих раздумий, пришла в голову мысль, как решить такую задачу. Эта идея постепенно, шаг за шагом воплощалась в конкретную конструкцию. В институте много хороших специалистов, мы обсуждали технические детали и в какой-то момент стало ясно, что есть новизна в данном техническом решении. КИТ представляет собой технопарк, объединяющий около 20 институтов и имеющий хороший патентный офис, поэтому я решил попробовать подать заявку на патент через их патентное бюро. Патент – довольно дорогое удовольствие, нужно много платить, а в случае оформления патента от института, платить будет институт. Я встретился с руководителем проекта КАТРИН, объяснил свою идею и предложил включить в соавторы кого-либо из участников проекта, понимая, что в авторах должен быть и представитель КИТ, иначе никто не будет со мной заниматься. В итоге моим соавтором оказался молодой учёный Миша Штурм, хороший парень, ответственный за тритиевые линии в проекте. Безопасность тритиевых коммуникаций при эксплуатации – главная задача в эксперименте. Мы обсуждали многие технические вопросы, он помог мне перевести текст изобретения на немецкий язык и я надеялся, что он будет заинтересован в получении патента. Весь патентный поиск я проводил самостоятельно, нашел много аналогов, довольно близких, но отличных от моего решения. Несколько раз пришлось редактировать текст изобретения, у меня был хороший опыт в России, поэтому вскоре все материалы были готовы.
К сожалению, моя работа в КИТ неожиданно закончилась, и я вернулся в Кёльн на свою фирму так и не закончив оформление патента, но была надежда, что мой соавтор активно продолжит наше дело. Я решил просто ждать, поставив в известность руководство моей фирмы о своём изобретении.
Следует отметить, что «изобретать» очень полезно, посколько необходимо перелопатить большое количество информации, патентов, чтобы определить новизну предлагаемого. Это требует и времени и большого труда, хороших знаний и опыта. Ещё нужно понимать, что данное изобретение будет востребовано на рынке или нет. В моём случае все ведущие компании, выпускающие большие турбомолекулярные помпы, могут быть заинтересованы в использовании данного технического решения (патента), а для института технологий (КИТ) это ещё и престиж.
Я обратился к руководству фирмы с просьбой защитить авторские права на данный патент и мне обещали юридическую поддержку. Но на моей фирме вопросами патентования, к сожалению, никто не занимается, хотя в названии фирмы есть слово «исследование» и при желании можно было бы вести такую работу. Фирма больше заточена на зарабатывание денег и участие в больших проектах. Пока ещё есть заказы на сверхпроводящие ниобиевые резонаторы, сложнейшие изделия, на ускоряющие модули для разных стран. Эти работы по наследству достались ещё от фирмы ACCEL и продолжаются по сей день. Однако на фирме очень трудно провести экспериментальную работу и вообще нет экспериментального участка или лаборатории, хотя есть прекрасный набор оборудования и все возможности. Когда я говорю об этом с начальством, все соглашаются, но конкретных шагов нет и всё остаётся по прежнему. Мы ещё пользуемся репутацией бывшей фирмы ACCEL, в которой я начинал работать и которая была на голову выше во всех аспектах, и по составу специалистов и по возможностям. Но всё течёт, все меняется, слава Богу, что пока на плаву и живём… Моё видение прогресса связано с постоянным поиском, экспериментированием, творческой работой на перспективу.
Что будет с моим патентом? Жаль, что не успел оформить патент до конца, будучи в научном центре в Карлсруе. Остаётся только ждать и надеяться.
Для меня важно было понять, как это здесь работает, пройти весь процесс оформления патента.
Основной вопрос, кто будет платить за патент, мне как-то не очень хочется, а будет ли платить КИТ? Тоже неясно, пока они тянут резину.
Есть опасение, что меня могут бортануть, как человека со стороны и ничего не докажешь. Уверенность в новизне технического решения есть, но есть и неуверенность в честности моих партнёров, которым я передал всю информацию. Даннное изобретение было включено мною в конструкцию вакуумной камеры DPS, которая может быть представлена на очередной конференции КАТРИН, т. е. его суть может быть раскрыта до получения патента, и тогда новизны уже не будет. В таком случае невозможно будет оформить патент, но я надеюсь этого не случится.
Попробовал связаться с моим соавтором в КИТ, а затем и с руководителем проекта и выяснить, что же на самом деле происходит с патентом, почему меня игнорируют, но вразумительного ответа так и не получил. Мои опасения похоже не напрасны, но в любом случае, если моё изобретение будет использовано, есть чем гордится. Я и так не очень расчитывал на вознаграждение, понимая, что в одиночку невозможно получить патент без существенных затрат. Была идея предложить изобретение ведущим изготовителям вакуумных ТМР, но я не имел нужных контактов, да и проще было, как мне казалось, подать заявку на получение патента в КИТ. Но в итоге я понимаю, что надо было подавать заявку на патент в своей компании, заинтересовать шефа, объяснив возможную выгоду.
Я не понимаю техническую политику на фирме, скоро закончатся резонаторы, а что дальше? Руководители – физики, витают в облаках, пока ещё жить можно, а завтра? Есть ИТЕР, очень интересный проект, но здесь большая конкуренция и многие работы, к сожалению, не по нашему профилю, но чтобы быть успешными нужно пробовать…
