ОИЯИ-50: страницы истории

(Окончание. Начало в №№ 34, 35.)

Полный монтаж криогенно-магнитной системы нуклотрона в тоннеле и других устройств ускорителя (ВЧ-системы, инжекционного канала, системы коррекции магнитного поля, системы криогенного обеспечения, системы электропитания и др.) был завершен в январе 1993 года, а в марте проведен первый наладочный сеанс. К настоящему времени нуклотрон отработал на физические эксперименты 31 сеанс общей продолжительностью порядка 12000 часов. В год планируется проведение 4 сеансов общей продолжительностью 2000 часов. Примерно 25-30 процентов времени работы ускорителя отводится для изучения динамики пучка и развития различных устройств самого нуклотрона. Дополнительно следует заметить, что ускоритель характеризуется хорошей гибкостью в управлении как при изменении энергии ускоряемых частиц, так и при регулировании длительности стола магнитного поля. В одном из последних сеансов работы нуклотрона при максимальном поле 16 килогаусс энергия ускоренных дейтонов достигла величины 5 ГэВ/нуклон. Получение максимальной расчетной энергии ускоряемых частиц при максимальном токе возбуждения и поле 20 килогаусс в настоящий момент ограничено степенью надежностью системы защит сверхпроводящих магнитов.

С 2005 года проводятся работы по созданию новых систем, отвечающих требованиям при работе ускорителя с максимальной энергией ускоренных частиц. Следует отметить, что эти уникальные защитные устройства имеют очень сложную схемотехнику, и построить надежные устройства было невозможно без масштабного макетирования и получения предварительного опыта при работе в реальной схеме электропитания. Они создавались изначально более пятнадцати лет назад в макетном варианте. Применение новых полупроводниковых приборов и элементов электронной техники с лучшими параметрами внесет необходимый элемент надежности. Частота повторения рабочих циклов нуклотрона в настоящее время ограничивается возможностями циклирования инжектора ЛУ-20 и недостаточным рабочим напряжением систем электропитания дипольных магнитов ускорителя при максимальном токе возбуждения. Кроме того, ВЧ-система не обеспечит необходимого темпа ускорения без сооружения дополнительных ускоряющих станций из-за недостаточной величины ускоряющего напряжения.

История создания систем электропитания питания магнитов и линз нуклотрона восходит к началу разработки проекта нуклотрона то есть к 1986 году и очень запутанна. Проектом предусматривалось создание симметричных по полюсам мостовых тиристорных преобразователей. Неожиданно сотрудники отдела подают рационализаторское предложение на обеспечение электропитания дипольных магнитов с помощью систем питания формагнита и выводного магнита синхрофазотрона. Несмотря на мои обоснованные возражения и предложения по реконструкция этих источников по классическим схемам с целью обеспечения электропитания как диполей, так и квадруполей нуклотрона, главный инженер подписывает это предложение к внедрению. Начальник сектора организует работы по внедрению предложения, но, как позже выясняется, с учетом моих замечаний и приглашает меня в соавторы. В результате такой организации обеспечивается на наладочный период как электропитание сверхпроводящих магнитов нуклотрона, правда недостаточное по мощности, так и питание выводных магнитов синхрофазотрона. Для достижения проектной максимальной скорости нарастания поля в магнитах нуклотрона требуется отдельное целевое финансирование и приличное время, чтобы доработать источник питания диполей. Как и ранее, вместе со мной этим усиленно занимаются руководители подразделений отдела В.Н.Карпинский, Е.В.Иванов, П.И.Никитаев. Огромный объем работ по созданию новой электронной аппаратуры выполняют Б.Д.Морозов, В.И.Сафронов, Р.Г.Попоков, А.Я.Филиппов, А.А.Савельев, А.В.Устинов, З.И.Смирнова, Н.Г.Кондратьев, А.И.Мамонов, В.Г.Караваев, В.Д.Казаков, М.П.Баканин и другие специалисты.

Таким образом, в ходе работ на нуклотроне апробированы новые технические решения, новая технология сверхпроводящих магнитов и получен положительный опыт их применения в ускорительной технике. Полученные результаты будут полезны при проектировании новых быстроциклирующих сверхпроводящих синхротронов для различного применения. Новая технология в принципе упростила проблему применения сверхпроводимости в ускорительной технике, привнесла в конструкцию магнитной системы элементы миниатюризации, простоты изготовления и эксплуатационной надежности, экономической эффективности. Хочется верить, что в недалеком будущем она найдет свое достойное применение в каналах транспортировки пучков корпуса №205 и позволит в десятки раз сократить энергопотребление этим огромным энергохозяйством.

По независимой оценке американских специалистов, занимающихся с 1995 года разработкой VLHC - протонного коллайдера 2х100 ТэВ, в национальной лаборатории имени Ферми, магниты нуклотрона, то есть магниты, имеющие трубчатую сверхпроводящую обмотку и магнитопровод, работающий при комнатной температуре, являются наиболее перспективными и наиболее дешевыми в изготовлении по сравнению с другими конструкциями.

Инженеры и ученые из германского научного центра в Дармштадте GSI для разработки циклирующего с частотой 1 Гц ускорителя SIS-100 избрали в качестве прототипа сверхпроводящую магнитную систему нуклотрона и развернули сотрудничество со специалистами из ЛВЭ ОИЯИ с целью создания и испытаний сверхпроводящих магнитов для этого ускорителя.

Меня всегда радовало то, что мой более чем полувековой творческий труд решающим образом способствовал усовершенствованию ускорительного комплекса ЛВЭ синхрофазотрон - нуклотрон, обеспечивал проведение своевременного физического эксперимента. Целый ряд технических решений нашли свое применение за пределами ОИЯИ, за границами России, поднимая престиж нашего Института как международного научно-инженерного исследовательского центра. Множество технических решений, принятых за эти годы, сейчас не представляется возможным точно подсчитать. Частично они нашли свое отображение в 19 содержательных рационализаторских работах, 10 внедренных изобретениях с авторскими свидетельствами, в шести интересных масштабных проектах, 73 научных публикациях в виде статей в престижных технических журналах, трудах конференций по ускорительной тематике и магнитной технологии, в сообщениях ОИЯИ.

А. Смирнов, инженер-электрик, почетный доктор ОИЯИ, Заслуженный деятель науки РФ.