Экскурсия по ускорителям ФЭИ

Отделение перспективных исследований (ОПИ) создано в ГНЦ РФ - ФЭИ на базе подразделений, которые в течение 60 лет занимались фундаментальными исследованиями, ориентированными на обоснование энергетики на быстрых нейтронах. Основной рабочий инструмент ОПИ - ускорители, на которых проводится широкий круг исследовательских работ.

Журналисты побывали в отделении и осмотрели некоторые из ускорительных установок ОПИ. Пояснения по ним дал и.о.начальника лаборатории Константин Митрофанов.

Ускоритель ЭГП-15 (электростатический генератор перезарядный) - ускоритель ионов, позволяющий разгонять до энергии 15 МэВ заряженные частицы с атомной массой до 100. На этой установке в институте проводят материаловедческие испытания.
«ЭГП-15 разработан в ФЭИ. Сделан он был давно, в советские времена. Меня тогда еще не было на свете. На сегодняшний день ЭГП-15 - самый мощный по энергиям ускоритель из числа имеющихся в нашем институте. В верхней части ускорителя, рядом с инжекторной частью установки, рождаются ионы, после чего они уходят вниз на ускорение. Бак установки как таковой выступает в качестве ускоряющей системы, а в самом низу расположен поворотный магнит для развода на пучки», - рассказывает Митрофанов.

ЭГП-15 занимает в здании несколько этажей. За два этажа до мишенного зала расположен этаж, который используется только на стадии наладки машины. При подготовке к запуску можно посмотреть состояние ускорителя, нет ли пробоев, все ли в порядке с вакуумом, и т. д. К баку на промежуточном этаже можно попасть через люк. Работники могут воспользоваться и подъемным краном, установленным на верхнем этаже - там же, где и инжекторная часть.

Мишенный зал ЭГП-15 - самая нижняя часть установки. Отсюда через камеру видеонаблюдения можно наблюдать сам пучок во время работы. Назначение камеры - определять, есть пучок или нет. «Пожалуйста, на другом нашем ускорителе можете посмотреть - на черном фоне белая точка. Значит, пучок есть, и он попадает в мишень. А какого он цвета? При съемке черно-белой камерой он будет белым», - пояснил Митрофанов.

Ускоритель ЭГ-1 - электростатический ускоритель с возможностью модуляции пучка для времяпролетных исследований. Несмотря на свой почтенный возраст (ускоритель пущен в 1958 году), ветеран пока еще в строю. На ЭГ-1 получают пучки однозарядных ионов - протонов или дейтонов - с энергией до 4,5 МэВ. Установка работает в импульсном и непрерывном режимах.

Экскурсия пришлась на время, когда на ЭГ-1 проводились работы по подготовке его к очередному пуску. Благодаря этому удалось увидеть снятые с ускорителя два колокола. Малый колокол в конструкции ЭГ-1 предназначен для закрытия источника, больший закрывает всю установку. Разбирают и собирают установку с помощью мощного крана.

В одном зале вместе с ЭГ-1 находится и ускоритель ЭГ-2,5. Если в названии ЭГ-1 единичка означает «первый», то в названии ЭГ-2,5 число 2,5 соответствует максимальной энергии однозарядных ионов 2,5 МэВ. ЭГ-2,5 работает в непрерывном режиме и умеет разгонять, помимо протонов и дейтонов, еще и ионы гелия, азота, кислорода и аргона.

Мишенная часть ускорителей организована просто. Это главный поворотный магнит, на который приходит поток ускоренных частиц. После магнита ставятся блоки, с помощью которых пучок может быть размазан или собран, в зависимости от задачи. За ними - мишень и детекторная система. Мишень по размерам сравнима с монетой. Детекторы ставятся к мишени максимально близко под тем углом, под которым требуется в эксперименте.

«Находится в мишенном зале при работе ускорителей нельзя. Более того, войти в зал станет возможно только спустя некоторое время после того, как ускоритель будет выключен. Все, как и положено - определяются дозы по нормам безопасности. У нас у всех, кто связан с ускорительными экспериментами, «карандаши», - подчеркнул Митрофанов.

Работать с мишенью можно только на следующий день после выключения ускорителя, когда в ней спадет активность. Но обычно, по словам ученого, требуются более простые операции - поменять систему детекторов, поставить защиту, чтобы приглушить внешние фоны.

В мишенном зале хранится запас свинцовых кирпичей. Но нужны они не для биологической защиты - с их помощью обеспечивают физическую устойчивость системы. Для биологической защиты мишени имеются кожухи. Впрочем, необходимости в их них давно не возникало.

В отличие от реакторов, у ускорителей нет блокирующих факторов, которые не позволяли бы продолжать работу сверх проектного срока. Это и позволяет оставаться в строю даже ветерану ЭГ-1, которому идет шестой десяток. Тем не менее контроль за техническим состоянием ускорителей существует и проводится со всей строгостью.

«На наших ускорителях мы сейчас работаем сразу над несколькими прикладными задачами, и только поэтому они не находятся на мощности круглые сутки - приходится ведь заходить в мишенный зал, что-то менять. Но когда нам требовалось длительное непрерывное облучение - например, трое суток, машины справлялись без каких-либо проблем, их техническое состояние оставалось вполне удовлетворительным. Если будут задачи, то ускоритель может оставаться в строю сотню лет, и более - конечно, если морально не устареет», - сказал Митрофанов.

В то же время, поправился он, «устареть» ускоритель может только в одном случае - если больше никогда не потребуются именно такие пучки, которые он способен производить.

Новые ускорители способны решать новые задачи, которые ставит отрасль, а потому парк ускорительных машин в исследовательских институтах должен расширяться. Ожидают пополнения и ускорительщики ФЭИ, причем произойдет оно уже в ближайшее время.

Источник: портал AtomInfo.Ru