[показать] В Лаборатории физики высоких энергий в этом году состоялось важное долгожданное событие: запущен один из главных инжекторов для будущего коллайдерного комплекса NICA - линейный ускоритель тяжелых ионов.
К началу текущей семилетки физическая программа и структура будущего ускорительного комплекса NICA в общих чертах были определены. На первом этапе работы в коллайдере будут сталкиваться ядра тяжелых элементов, а второй этап будет посвящен исследованиям по физике спина на поляризованных пучках протонов и дейтронов.
Для получения интенсивных пучков легких ядер существенного изменения существующего ускорительного комплекса не требуется - необходимую интенсивность пучков можно получить непосредственно в Нуклотроне. А для тяжелых ионов ситуация намного сложнее. Удалить все электроны у атома (а только при столкновениях ядер можно получить максимальную энергию и эффективность использования пучков в коллайдере) непосредственно в источнике ионов практически невозможно. Поэтому необходимо сначала ускорить ионы до некоторой промежуточной энергии, удалить у них все электроны и уже затем ускорять ядра до энергии эксперимента. Чтобы на начальном этапе ускорения избежать потерь ионов из-за перезарядки на остаточном газе, необходимо обеспечить сверхвысокий вакуум в пучковой камере циклического ускорителя.
К сожалению, технология, применявшаяся при изготовлении Нуклотрона, не позволяет получить требуемые условия. Если пучок дейтронов, захваченных в режим ускорения, ускоряется в Нуклотроне практически без потерь, то, например, при ускорении ионов ксенона потери составляли около 90 процентов. Решить эту проблему можно путем создания небольшого промежуточного ускорителя - бустера, в пучковой камере которого давление будет в 1000 раз меньше, чем у Нуклотрона, и уже предварительно ускоренный пучок переводить в Нуклотрон, где ускорять до энергии эксперимента.
Но для инжекции в бустер нужен специализированный линейный ускоритель тяжелых ионов. Для получения требуемых параметров пучков в коллайдере линейный ускоритель должен обеспечивать ток ускоренного пучка до 10 миллиампер. Это не мировой рекорд, но в России никогда раньше ускорители тяжелых ионов с таким большим током не создавались.
Огромный опыт по созданию сильноточных ускорителей протонов накоплен в Институте физики высоких энергий в Протвино, где с начала 70-х годов ХХ века под руководством В.А.Теплякова было разработано и изготовлено несколько поколений линейных ускорителей для прикладных целей и для инжекции в бустер Серпуховского синхротрона. Поэтому именно в ИФВЭ мы обратились с просьбой подготовить проект линейного ускорителя тяжелых ионов для комплекса NICA. Наши коллеги из Протвино провели расчеты динамики частиц, разработали конструкцию резонаторов и генератора высокочастотной мощности. К сожалению, загрузка производственной базы ИФВЭ не позволяла изготовить еще один ускоритель. В результате долгих поисков и переговоров с ускорительными центрами в России удалось найти потенциального изготовителя ускоряющих резонаторов - им оказался ВНИИЭФ из Сарова. Проект, подготовленный совместно ОИЯИ, ИФВЭ и ВНИИЭФ, был представлен в дирекцию ОИЯИ. Стоимость такого ускорителя составляет примерно 10 миллионов долларов, поэтому было решено провести тендер на его изготовление.
В качестве второго участника тендера выступила западногерманская фирма BEVATECH. И хотя название фирмы мало что говорит специалисту по ускорителям, ее участие было совсем не случайным. В числе ее сотрудников такие известные ускорительщики, как Ульрих Ратзингер (в 1989 году он предложил новый тип линейного ускорителя тяжелых ионов для ускорительного центра в Дармштадте) и Элвин Шемп (автор оригинальной конструкции резонатора для начальной части ускорителя). Именно их разработки и были положены в основу проекта ускорителя для ОИЯИ. Еще одной оригинальной чертой немецкого проекта было использование высокочастотного генератора на транзисторах, а не на лампах. Ламповая техника во всем мире постепенно уходит в прошлое, и если смотреть на несколько десятилетий вперед, то такое решение, несмотря на отсутствие в мире опыта эксплуатации линейных ускорителей с мощными генераторами на полупроводниках, представляется наиболее перспективным.Сделать выбор между двумя проектами был сложно: по техническим характеристикам и по цене проекты были достаточно близкими. Но, несмотря на вполне понятное желание поддержать своих коллег из России, выбор был сделан в пользу Германии. Одним из важнейших аргументов стал успешный ввод в эксплуатацию ускорителя ионов золота, изготовленного в BEVATECH для Брукхейвенской национальной лаборатории в США, - очень близкого аналога ускорителя для ОИЯИ. Таким образом было продемонстрировано наличие у коллег из Германии всех элементов технологии, тогда как для Сарова это была совершенно новая разработка. Гарантия успешного выполнения проекта в требуемые сроки фактически перевесила все остальные аргументы.
Опубликовано: 2 января 2017