Циклотронный комплекс ДЦ-280 в Лаборатории ядерных реакций ОИЯИ — идут пуско-наладочные работы всех систем


https://www.youtube.com/jinrtv

В Лаборатории ядерных реакций имени Г.Н. Флерова  подходят к концу  основные работы по созданию циклотронного комплекса ДЦ-280  — для проведения экспериментов по синтезу  сверхтяжелых элементов и изучению их химических свойств. Это будут не просто эксперименты,  которые  стали здесь уже  обыденностью  (в этой Лаборатории открыто  10 новых элементов, в том числе и недавно занявшие свое место в Таблице Менделеева  115, 117 и 118 «Оганесон»).  На новой установке  будут достигнуты рекордные режимы. Задача, которую предстоит здесь решать впервые —  работать с пучками ионов очень высокой интенсивности.

Сейчас идут автономные пуско-наладочные работы. Все системы  тестируются, выявляются  неполадки, неточности —  как в  программном обеспечении, так и в аппаратуре (что-то приходится снимать со своих мест, дорабатывать, а потом устанавливать обратно). По завершении этих работ все акты измерений будут отправлены в Федеральное медико-биологическое агентство России для того, чтобы получить разрешение на работу с пучком.  Планируется уже в этом году запустить ускоритель и получить первый пучок.

Игорь Калагин,   начальник научно-технологического  отдела ускорителей ЛЯР ОИЯИ: «ДЦ-280 – это циклотрон, который предназначен для ускорения ионов – от легких до средних масс. В основном внимание мы уделяем ионам средних масс – это кальций 48, титан 50. Эти частицы  необходимы для проведения  экспериментов по синтезу сверхтяжелых элементов.  В ЛЯРе работают два больших циклотрона (У-400 и У-400М), мы много внимания уделяем  эксплуатации этих ускорителей и подготовке их к работе.  Отличие от этих ускорителей ДЦ-280 в том, что  интенсивность, которую мы планируем получить на данном ускорителе,  будет примерно в 10 раз  выше, чем мы имеем сейчас. И,  соответственно, будут более эффективные эксперименты с такими интенсивностями. Эксперименты у нас  планируются по синтезу  сверхтяжелых элементов, по изучению их химических свойств. Надеюсь, это будет  достаточно широкий круг  экспериментов.  Мы будем использовать 5 каналов транспортировки пучка на экспериментальные установки. У нас есть три экспериментальных зала больших, где будут размещаться эти установки. Планы большие, надеюсь, все получится».

Создание фабрики сверхтяжелых элементов начиналось непросто — подвели строители, пришлось на ходу менять подрядчика. Магнит для циклотрона, который был  изготовлен в Донецкой области на Новокраматорском машиностроительном заводе,  отправляли в Дубну в 2014 году, когда на Украине обострилась обстановка, и поставка могла быть сорвана. Но в итоге все было выпущено, отгружено и доставлено вовремя.

Все трудности  позади.  На своих местах — основной магнит циклотрона, высоковольтная платформа, где установлены фокусирующий соленоид и электростатический дефлектор для подвода пучка в центр ускорителя.   ЭЦР-источник — тоже на месте. Он будет производить ионы, получать первые пучки  низкой энергии. Источник  действует  по принципу электронно-циклотронного резонанса, он способен давать очень высокие интенсивности ионов нужных  элементов — практически всей Таблицы Менделеева.  ЭЦР-источник на постоянных магнитах – такого в России больше нигде нет, за рубежом всего 2-3.

Игорь Калагин,   начальник научно-технологического  отдела ускорителей ЛЯР ОИЯИ: «Источник у нас стоит наверху, он уже испытывался на стенде. Сейчас мы его установили  на место. Испытали элементы, которые рядом с этим источником. У нас есть элемент, который требует  особого внимания – высоковольтная платформа. Мы ее уже испытали, подняли на ней напряжение до рабочего. Осенью мы уже будем получать из источника пучки ионные – ускорять сначала с помощью этой высоковольтной платформы их, а потом отправлять в центр циклотрона, где еще раз будем ускорять уже до финальной энергии и выводить по каналам. Мишени будут находиться  за защитной стеной. У нас три экспериментальных зала, они разделены защитными стенами. И в тот момент, когда готовится эксперимент в одном зале, можно работать в другом, поэтому эти мишени будут находиться в специальных залах. Они соответствуют второму классу по классификации  радиохимических лабораторий. И там можно с высокоактивными мишенями будет работать. Важный момент — чтобы у нас было  здание готово,  оборудование, вентиляция, спец. канализация, должна быть подготовлена система обеспечения безопасности (система автоматического контроля радиационных условий). Все это должно быть  проверено, и мы должны иметь разрешение от ФМБА на эти работы».

Дмитрий Злыдённый, инженер ЛЯР ОИЯИ: «Сейчас у нас проходят высоковольтные испытания дефлектора. В данный момент ребята занимаются  трубками для воды. У нас возникли некоторые проблемы и сейчас  мы эти проблемы  пытаемся  преодолеть.   Испытания дефлектора идут по программе. Это не на день, не на два, две – три недели  мы этим будем заниматься».

Когда завершатся автономные  пуско-наладочные работы на ДЦ-280, начнутся   комплексные, ведь ускоритель  будет работать в комплексе с другими установками. Ионные пучки в тестовом режиме  проведут к газонаполненному сепаратору, и он доставит к детекторам то,  что нужно, по возможности уберет все мешающее.

Владимир Утенков,  начальник сектора №1 Лаборатории ядерных реакций ОИЯИ: «Новый сепаратор будет отличаться от того, что мы имеем сейчас на У-400 по общему выходу ядер в единицу времени приблизительно в три раза. Это обусловлено тем, что мы можем  использовать  более толстую мишень в отличие  от существующего сепаратора. И общая трансмиссия – вероятность  пролететь синтезируемым ядрам к детекторам — также выше. Поэтому учитывая то, что интенсивность на новом ускорителе ожидается выше, может быть даже в 10 раз,  и за счет большей эффективности сепаратора выход ядер может быть  по сравнению со старым сепаратором раз в 30 выше.  Отличие первое: квадрупольная линза, которая фокусирует ядра в вертикальном  направлении — этого нет на старом сепараторе. Затем —  сепарирующий магнит, где ядра заворачиваются. Ядра с максимальной массой, грубо говоря,  идут по траектории с большим радиусом, а ядра, у которых меньше масса,  например, частица кальция 48,   заворачиваются  и попадают в стопер пучка.   Затем —  две фокусирующие квадрупольные линзы и еще один  дополнительный магнит. Отличие по конструкции от старого сепаратора – это дополнительный  магнит и впереди — квадрупольная линза. Ядра нужно сфокусировать в вертикальном направлении, чтобы они прошли зазор в дипольном магните, затем их нужно опять сжать по горизонтали,  опять подфокусировать по вертикали. Еще один дополнительный магнит  будет отсеивать легкие частицы, которые образуются внутри сепаратора — то есть и очистка предполагается. Как мы ожидаем,  очистка будет лучше от фоновых продуктов и эффективность собирания нужных нам ядер».

К концу года сепаратор будет готов  для начала тестовых экспериментов. А в следующем году могут начаться  эксперименты уже более серьезные.  О статусе Фабрики сверхтяжелых элементов и  контроле  качества  работ  при создании циклотронного комплекса  ДЦ-280  шла речь на  48-й сессии Программно-консультативного комитета  по ядерной физике.

Игорь Калагин,   начальник научно-технологического  отдела ускорителей ЛЯР ОИЯИ: «Мы планируем, что основные работы  по монтажу этой установки  и ее запуску будут завершены в сентябре. Далее необходимо  также получение разрешения  на работу с пучком. И после такого получения в ноябре-декабре планируется работать с пучком уже на  первые тестовые эксперименты».

На ускорителе ДЦ-280 сначала будут проведены эксперименты — повтор того, что  было сделано на ускорителе У-400. А затем  уже можно будет переходить к новым экспериментам — по синтезу 119, 120 элементов. До пуска надо еще дойти, — говорят специалисты. Сейчас идет самая ответственная работа – отладка всех систем и узлов, проверка всех режимов, чтобы все работало как часы.

Научно-информационный отдел ОИЯИ, 2018

Редактор портала: Инна ОРЛОВА
Видео: Евгений ГОРЯЧКИН

http://www.jinr.ru

http://www1.jinr.ru/News/Jinrnews_rus.html