N 27 (3966) от 3 июля 2009:

• Дубна становится столицей нанотехнологий
• Высшие курсы "СИН-нано-2009"
• Европейская школа ЦЕРН - ОИЯИ
• Полку теоретиков прибыло
• В широком диапазоне
  На сессии ПКК по физике конденсированных сред
• "Нуклотрон-М": новый этап реализации
• Матею Флореку - 70 лет
• Концерты, выставки
• НОВОСТИ

Версия N 27 в формате pdf (~5.4 Mb)

Проекты XXI века

"Нуклотрон-М": новый этап реализации

С 1 по 23 июня в ЛФВЭ проведен очередной, 39-й сеанс на нуклотроне. Изначально, когда еще только обсуждался план сеанса, было решено, что основная его задача - это ввод в эксплуатацию и испытание систем ускорителя, которые прошли коренную модернизацию. В первую очередь это касалось радикально обновленного оборудования агрегата КГУ-1600/4.5. Пуско-наладочные и испытательные работы на нем были начаты еще в марте.

В связи с реконструкцией, проводимой на НПО "Гелиймаш", часть оборудования была поставлена в ОИЯИ без проведения стандартных заводских испытаний, и по согласованию с производителем эти испытания должны были быть произведены уже в ходе сеанса нуклотрона. Отчасти по этой причине ввод КГУ в эксплуатацию превратился в почти трехмесячный марафон, изматывающий и физически и морально.

В течение этого времени все остальные службы нуклотрона, точно так же как и физики, ожидающие пучка для экспериментов, постоянно находились в состоянии готовности к сеансу. Благодаря профессиональному и самоотверженному труду сотрудников научно-исследовательского криогенного отдела (НИКО) под руководством профессора Н.Н.Агапова, все проблемы были, в конце концов, решены. И в течение всего сеанса, несмотря на периодически возникающие неполадки в цехе компрессоров, которые к настоящему времени пока еще не модернизированы, отдел бесперебойно обеспечивал ускоритель жидким гелием. В наиболее ответственные моменты работами руководили В.И.Батин, А.С.Аверичев.

На линейном ускорителе ЛУ-20 работа с пучком была начата 2 июня, и до завершения сеанса ускоритель отработал образцово, в чем немалая заслуга начальника сектора А.И.Говорова и его коллег. ЛУ-20 продолжит свою работу и в составе комплекса NICA, поэтому в ближайший год планируется коренная модернизация его ускоряюще-фокусирующей системы и замена ВЧ генераторов на новые. В этом сеансе основное внимание было уделено вопросам улучшения вакуумных условий, испытана быстрая вакуумная заслонка, призванная уменьшить натекание из канала инжекции в кольцо нуклотрона. Под руководством и при активном участии Г.Г.Ходжибагияна, А.В.Бутенко и А.М.Базанова продолжается модернизация вакуумной системы кольца - в этом сеансе была введена в эксплуатацию первая очередь системы автоматизированного управления, созданная под руководством нашего доброго друга П.Хедбавны его коллегами из Чехии.

8 июня началось охлаждение магнитной системы ускорителя, и 13 июня после настройки основных систем был получен пучок ускоренных дейтронов. К сожалению, техническое состояние некоторых, еще не модернизированных технологических систем не позволило гарантировать надежную продолжительную работу комплекса, и сеанс был штатно завершен 23 июня. Реализована большая часть программы ускорительных экспериментов и проведены измерения на выведенном пучке дейтронов по программе "Энергия плюс трансмутация" и эксперименту "Беккерель".

Одним из главных результатов ускорительных смен сеанса стало комплексное испытание систем защиты и электропитания, проведенное в ходе эксперимента по увеличению магнитного поля. Практически в течение смены все системы ускорителя устойчиво отработали в цикле с полем на столе величиной 1,5 Тл, и было осуществлено ускорение пучка дейтронов до энергии примерно 3,8 ГэВ/н. Это стало возможным благодаря серьезной подготовке, проведенной специалистами научно-инженерного отдела систем электропитания нуклотрона (НИОСЭН) под руководством В.Н.Карпинского. В целом успешно прошли испытания ключи эвакуации энергии, существенно доработанные П.И.Никитаевым. Был также успешно испытан прототип нового датчика перехода в нормально проводящую фазу, разработанный Е.В.Ивановым.

Заметное продвижение в развитии системы автоматического управления нуклотрона позволил осуществить ввод в эксплуатацию новой системы задания цикла магнитного поля, разработанной под руководством В.И.Волкова в научно-техническом отделе пучков (НТОП) при определяющем вкладе Б.-Р.В.Василишина. Эта система, значительно более гибкая и информативная по сравнению с прежней, оказалась достаточно простой и удобной для пользователей. К примеру, с ее помощью был отработан режим работы с двумя столами магнитного поля, которым уже неоднократно интересовались физики со станции внутренних мишеней.

Кроме того, в ходе сеанса успешно испытаны прототипы систем измерения положения пучка и частоты обращения, разработанные командой В.М.Слепнева (научно-экспериментальный отдел автоматизации физических исследований). Благодаря цифровой обработке сигналов с пикапов такая система позволяет эффективно избавляться от наводок и измерять положение орбиты ускоряемого пучка в течение цикла магнитного поля. Продолжены работы по развитию цифровой системы связи магнитного поля с частотой ускоряющего напряжения.

Сменами по оптимизации динамики частиц в ускорителе руководили В.А.Мончинский, В.И.Волков, А.В.Бутенко, В.А.Михайлов, А.В.Елисеев и О.С.Козлов. В этом сеансе наиболее наглядно проявилась одна из основных причин, приводящих к потерям частиц, которая связана с нестабильностью источников питания структурных магнитов и линз. При существующей схеме питания магнитной системы ускорителя дипольные магниты и квадрупольные линзы работают от двух независимых мощных источников тока, которые не совсем одинаково отслеживают заданный закон изменения поля. Это приводит к неконтролируемым изменениям частот бетатронных колебаний частиц от цикла ускорения к циклу и к нестабильности рабочей точки в процессе ускорения. Проблема эта известна давно, и она практически исчезнет в схеме с последовательным включением магнитов и линз, поэтапная реализация которой осуществляется в рамках проекта "Нуклотрон-М" сотрудниками НИОСЭН.

Важный этап пройден на пути осуществления адиабатического захвата пучка в режим ускорения. Для этого большая подготовительная работа была проведена под руководством О.И.Бровко научно-экспериментальным отделом радиоэлектронных систем. На генераторе одной из ускорительных станций была увеличена мощность предусилителя, и с целью уменьшения шумов заметно изменены входные цепи основного усилителя. Это позволило осуществлять программное управление амплитудой ВЧ напряжения на ускоряющем зазоре примерно от 200 В до максимального. Нижнее значение напряжения на настоящий момент ограничено возможностями системы автоматической подстройки частоты, но и это ограничение будет снято при переходе на цифровую систему, планируемом в рамках проекта "Нуклотрон-М". Исследования динамики пучка при использовании новой системы ВЧ питания проводил А.В.Елисеев. Подготовленная аппаратура была успешно испытана, продемонстрирован захват пучка в сепаратрису на столе инжекции и переход к режиму ускорения уже практически без потерь частиц. Полномасштабный ввод системы в эксплуатацию планируется в одном из ближайших сеансов.

Конечно, успешное проведение сеанса было бы невозможно без слаженной работы диспетчерской службы нуклотрона (А.В.Алфеев и А.Г.Кочуров) и ведущих электронщиков А.Е.Кириченко и С.В.Романова, которые оперативно решали все проблемы. Неизбежные после практически годового перерыва в работе неполадки технологических систем устраняли сотрудники инженерного электротехнологического отдела под руководством Н.В.Семина. Работали в пультовой ветераны лаборатории - И.Б.Иссинский, А.Б.Кузнецов, активно участвовал в сменах на ВЧ системе А.П.Царенков, каждый день проводил в пультовой линейного ускорителя В.А.Попов.

Участники проекта за обсуждением результатов сеанса в пультовой нуклотрона.

А если говорить о проблемах нуклотрона не только технических, то сегодня, пожалуй, одна из самых серьезных - это проблема с кадрами. Если при организации смен для поддержания режима стабильно работающей установки еще с трудом людей хватает, то во внештатных ситуациях или при проведении испытаний нового оборудования вся нагрузка ложится на нескольких наиболее квалифицированных сотрудников, фактически не имеющих полноценной замены. Очевидно, что те же самые люди являются и основными разработчиками проекта NICA. И, на самом деле, дальнейшая судьба ускорителя будет определяться не только объемами финансирования новых работ, но и тем, сумеем ли мы успешно решить именно кадровую проблему. Если разработка нового ускорительного комплекса отчасти может быть осуществлена за счет привлечения к работам по проекту специалистов из других российских и зарубежных ускорительных центров (и такая политика активно проводится руководством центра NICA и ускорительного отделения), то реализация проекта "Нуклотрон-М", по-видимому, невозможна без концентрации трудовых ресурсов лаборатории, иногда и в ущерб другим проектам.

Результаты сеанса еще предстоит изучить и осмыслить, но уже сейчас ясно, что полученный экспериментальный материал обладает несомненной ценностью для дальнейшей реализации проекта "Нуклотрон-М" и для подготовки систем ускорителя к надежной работе в составе инжекционного комплекса коллайдера NICA.

К сожалению не все намеченные на сеанс физические исследования удалось выполнить, хотя для этого и было сделано все возможное, что на сегодняшний день позволяет техника. Понятно, что разработка и проведение любого эксперимента требует достаточно большого времени работы с пучком, которое необходимо, как минимум, для исследований и испытания элементов детекторов, не говоря уже о наборе статистики. Поэтому на ближайшие два года, пока проводятся научно-исследовательские работы по разработке магнитов коллайдера, основным приоритетом в работе нуклотрона будут продолжение текущей программы физических исследований и методические исследования, необходимые, в том числе, и для разработки элементов двух детекторов будущего коллайдера - MPD и SPD.

Оптимизация программы ближайших сеансов нуклотрона - дело будущего, но уже на оперативном совещании, посвященной анализу результатов сеанса, большая часть времени была уделена обсуждению первоочередных работ, которые необходимо начинать сейчас для успешного проведения осеннего сеанса. И работы впереди много.

А в этом году на площадке ЛФВЭ свили гнездо аисты...

Читайте в ближайших номерах еженедельника в продолжение темы: статью В.Фурмана "Нуклотрон снова в строю" - об эксперименте на нуклотроне большой колллаборации Дубна - Минск - Москва.

А. СИДОРИН, Г. ТРУБНИКОВ