俄罗斯库尔恰托夫同步辐射光源2026年中期停机大修:升级后亮度提升10倍,用户将转投新西伯利亚SKIF

俄罗斯国家研究中心“库尔恰托夫研究所”下属的KISI同步辐射光源近日确认,将于2026年年中实施一次计划内的大规模停机检修与升级改造。根据研究所披露的信息,此次升级完成后,KISI光源的亮度将提升约10倍,显著增强其材料表征、生物结构解析及表面化学分析等领域的实验能力。

KISI同步辐射光源(前身为库尔恰托夫同步辐射中心)是俄罗斯境内运行时间最长、用户基础最广泛的同步辐射装置之一,长期支撑着来自物理、化学、材料、地质和生命科学等领域的数百个研究组。然而,该设施的部分前端区与插入件设备已接近设计使用寿命,束流稳定性与亮度参数逐渐落后于新一代中低能区光源。为此,库尔恰托夫研究所决定在2026年夏季进行一次为期约6至8个月的深度停机大修,重点更换储存环磁铁电源系统、升级两个波荡器,并对光束线光学系统进行重新镀层与准直调校。

研究所副所长阿列克谢·索洛维约夫在近期的内部技术通报中表示:“此次升级的核心目标是恢复并超越KISI在2000年代中后期的设计指标,将2.5 GeV储存环的发射度进一步降低,并通过新的椭圆极化波荡器使高次谐波亮度提升一个数量级。我们预计2027年初重启用户实验后,KISI将重新成为俄罗斯本国及独联体国家科研人员在软X射线和真空紫外波段的重要工具。”

然而,长达半年的停机对日常依赖KISI光源的科研项目造成了直接影响。为尽量减少实验中断,库尔恰托夫研究所已与俄罗斯科学院西伯利亚分院及新西伯利亚国立大学协调,将大部分受影响的用户实验引导至位于新西伯利亚科学城的SKIF同步辐射光源。SKIF(西伯利亚环状光子源)是俄罗斯最新建成并投入运行的新一代中能同步辐射装置,储存环能量为3 GeV,自然发射度低于0.1 nm·rad,在软X射线至硬X射线波段均具备极佳的亮度和相干性。

SKIF光源于2023年底首次出光,2024年至2025年处于试运行与首批光束线调试阶段。到2026年中期,预计SKIF将至少有6至8条光束线向外部用户开放,涵盖X射线吸收精细结构、高分辨粉末衍射、原位软X射线光谱显微及时间分辨光发射等实验技术。这一时间窗口恰好与KISI大修期重叠,为临时转移用户提供了现实基础。

据悉,库尔恰托夫研究所已与SKIF运营方签订合作议定书,主要内容包括:

共建一个快速通道用户评审机制,KISI原有获批项目若技术方案匹配SKIF相应线站,可在简化评审后直接安排机时;

SKIF将为大修期间迁移而来的用户额外预留每月约180小时的专属机时;

库尔恰托夫研究所派出两名束线科学家常驻新西伯利亚,协助KISI用户完成实验方案迁移与数据采集。

莫斯科物理技术学院固体物理实验室的资深研究员德米特里·沃罗诺夫是即将受影响的用户之一。他评论道:“我们的主要工作是关于磁性拓扑绝缘体的软X射线磁圆二色测量,目前在KISI的6号光束线上已经有成熟的原位样品制备流程。2026年下半年转移到SKIF之后,我们需要重建从样品传递到探测器的整套协议,虽然工作量不小,但SKIF在300至800 eV光子能量区间的通量优势可能会让我们的实验获得更好的信噪比。”

同样受到影响的还有来自托木斯克理工大学的能源材料团队,他们主要利用KISI的X射线吸收精细结构谱研究质子交换膜燃料电池中的催化剂老化行为。负责人伊琳娜·切尔内绍娃表示:“SKIF的‘斯特鲁纳’光束线在吸收谱采集速度上优于老一代设备,我们计划利用这次被迫迁移的机会,引入原位电化学池,实现老化过程的秒级分辨测量。从长期来看,这反而可能推动我们试验此前在KISI上受限于通量而不敢尝试的动态实验。”

不过,也有用户对迁移安排持谨慎态度。俄罗斯科学院晶体学研究所的几位光束线协调员指出,SKIF作为一座较新的光源,虽然亮度参数出色,但其前端区稳定性、光束位置反馈响应速度以及真空系统在长时间用户运行中的可靠性尚未经历满负荷考验。到2026年时,这些问题预计会有更充分的测试数据,但仍存在一定的不确定性。

库尔恰托夫研究所方面表示,整个迁移过程将采取“分阶段、逐束线”的过渡策略。2025年第四季度起,KISI将提前停止接收部分依赖于将被改造的核心插入件的课题申请,引导新课题直接申请SKIF机时;同时,研究所会保留KISI的常线站(弯铁光束线)基本运行至2026年4月,以支持那些时间窗口敏感且无法简单迁移到SKIF的原位实验。

资金方面,KISI大修升级的总预算约为19亿卢布(按当前汇率约合1.5亿元人民币),主要来自俄罗斯联邦科学与高等教育部“科学优先-2030”框架下的基础设施建设专项。研究所预计,升级后KISI将至少再可靠运行10至12年,与SKIF形成高低能量、不同发射度特征和专业化光束线互补的格局——SKIF服务于更广泛的高亮度硬X射线应用,而升级后的KISI则在真空紫外和软X射线波段保持特色,尤其是自旋分辨光电子能谱和生物样品近边吸收精细结构测量。

对于临时迁移至SKIF的用户,机时分配将遵循“核心科学驱动、原KISI用户适度优先”的原则。SKIF科学顾问委员会强调,不会大规模挤占SKIF原有用户的机时,而是通过延长每日运行时间(从单班制逐步过渡至两班制)来消化新增需求。SKIF目前设计最大可支持每日22小时用户运行,到2026年具备两班制运行的人力与自动化条件。

总体而言,KISI在2026年的深度大修既是对老化基础设施的一次必要干预,也成为推动俄罗斯同步辐射用户群落多元化使用设备的契机。在两个国家级光源之间建立一条用户迁移与合作的桥梁,从长远看有助于缓解单一光源故障或升级对本国科研产出的冲击。若升级顺利,2027年重启后的KISI与已经成熟运行的SKIF将共同为俄罗斯和周边国家用户提供从软X射线到硬X射线、从中低亮度高稳定性到高亮度纳米聚焦的广泛实验选择。