Для большой науки

Сергей Вохмяков, первый заместитель гендиректора ЦПТИ — об особенностях проектирования ЦКП «СКИФ»

В наукограде Кольцово Новосибирской области в 2024 году планируется запуск первой очереди экспериментальных станций Центра коллективного пользования «Сибирский кольцевой источник фотонов» (ЦКП «СКИФ»). Уникальные характеристики синхротрона ЦКП «СКИФ» откроют возможности для передовых исследований: позволят проводить очень точные эксперименты и получать новые фундаментальные знания о строении вещества на микро- и наноуровнях, быстрее и эффективнее решать задачи в самых разных областях науки. Об особенностях проектирования ЦКП «СКИФ» «Вестнику атомпрома» рассказал первый заместитель генерального директора АО «Центральный проектно-технологический институт» Сергей Вохмяков.

— Сергей Владимирович, расскажите, когда началась работа ЦПТИ над проектом Центра коллективного пользования «СКИФ», что уже выполнено.

— Подготовка к участию в проекте началась заранее, до заключения контракта в 2019 году. Проект был нам очень интересен, а сроки были 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 тыс. м², что соответствует 10 футбольным полям. Проектная документация успешно прошла государственную экспертизу и получила положительное заключение ФАУ «Главгосэкспертиза России».

Работа по проекту ведется с применением технологий информационного моделирования. Наши специалисты создали закрытую среду общих данных, куда имеют доступ все участники проекта. Это большое преимущество для обеспечения своевременного строительства. Например, сейчас проектировщики выпускают рабочую документацию в Красноярске, а строители в Кольцове 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.

— Почему именно ЦПТИ выбрали генпроектировщиком? У института уже был подобный опыт работы?

— Источники синхротронного излучения не создавались в России уже более 30 лет. И на момент подбора исполнителя ни одна отечественная проектная организация не могла иметь опыт проектирования прямых аналогов. Стали искать компанию, которая выполняла работы, соразмерные по объему и технической сложности. Наш институт — единственный, кто подошел по всем критериям и был готов взяться за работу. Внешний аудит подтвердил наличие необходимых ресурсов, квалифицированных кадров и опыта проектирования объектов использования атомной энергии. В итоге в марте 2020 года распоряжением правительства России АО «ЦПТИ» назначили генеральным проектировщиком ЦКП «СКИФ».

— Отмечается, что СКИФ будет не только высокотехнологичным, но и очень красивым внешне. Как велась работа над формированием внешнего облика комплекса?

— 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 органично вписывается в окружающую среду — сибирскую природу. На мой взгляд, таким и должен быть современный научный объект, чтобы он стал центром притяжения лучших ученых со всего мира. Дизайн СКИФа принес нам победу в международном архитектурном конкурсе «Евразийская премия» в номинации «Промышленные здания и сооружения».

— Как была организована работа над проектом?

— Большой объем работы в сжатые сроки предполагал участие большой команды профессионалов. 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.

— Как складывалось сотрудничество с другими участниками проекта?

— Мы выстроили конструктивные рабочие 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 СО РАН, 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.

— В чем заключается новый опыт, который ЦПТИ получил при работе над этим проектом?

— Несмотря на то что проектная документация 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. Но, как говорится, глаза боятся, а руки делают.

К решению этой задачи мы привлекли ведущие российские организации, имеющие необходимое оборудование и опыт выполнения таких работ: НИЦ «Строительство», «Геоцентр МГУ», «Петромоделинг ЛАБ», «Подземпроект». Многие вопросы приходилось решать нестандартно и в режиме реального времени.

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, были подтверждены 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 задачи, с которой ранее не сталкивались, и сформировали круг проверенных надежных партнеров, на которых сможем опереться в будущем.

— Расскажите подробнее о цифровой информационной модели СКИФа. Для чего она нужна?

— Цифровая информационная модель (ЦИМ) визуализирует объект, позволяет оценить архитектурные и конструктивные решения, обнаружить и исключить коллизии, и 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.

Например, у нас была задача обеспечить вибро- и термостабильность ускорительно-накопительного комплекса. Это важно для создания правильных условий при проведении научных экспериментов.

Примерно в 20 км от комплекса проходит Транссибирская магистраль. Особенности местности таковы, что вибрация распространяется на большие расстояния. Человек ее почувствовать не может. А электронный пучок в накопителе может, он же тоньше человеческого волоса. Микроскопические колебания земли влияют на качество и результаты научных исследований. Наличие ЦИМ позволило выбрать оптимальные технические решения, чтобы защитить наиболее чувствительное здание накопителя и обеспечить ему максимальную вибрационную стабильность.

Так и с термостабилизацией. Температура внутри помещений с технологическим оборудованием не должна колебаться более чем на полградуса Цельсия (а в некоторых помещениях даже не более чем на одну десятую 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.

— Над какими новыми проектами работает ЦПТИ, каковы планы института на будущее?

— Национальный проект «Наука и университеты» подразумевает строительство серии объектов класса мегасайенс. И 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 (конструирование и изготовление нестандартного оборудования), а также направление вывода из эксплуатации и рекультивации земель (выполнение в том числе строительно-монтажных работ). Пока эти три направления относительно независимы, но в перспективе должны стать единым организмом, позволяющим выполнять проекты под ключ, от идеи до ввода в эксплуатацию.