Семинары # ..1-10.. . ..11-20.. . ..21-30.. . ..31-40.. . ..41-50.. . ..51-60.. . ..61-70.. . ..71-80.. . ..81-90.. . ..91-100.. . ..101-110.. . ..111-120.. . ..P.S...Семинары по
борнейтронозахватной терапии проводятся по понедельникам
в 9:30 утра за Круглым Столом
Семинар 1. 7 Февраля 2000. Ознакомительный. Наконец-то мы собрались все вместе за Круглым столом. Реализация идеи выходит на новый уровень. Обсуждение началось с того, что Сильвестров Григорий Иванович вкратце объяснил цель этого семинара и рассказал о проекте, заражая всех энтузиазмом. Затем Сергей Таскаев рассказал об истории развития этой идеи с 1997 года и о Международном Научно-Техническом Центре (МНТЦ). В течение 2 лет (обычный для таких проектов срок) было подготовлено предложение, получены все необходимые бумаги и на осеннем 1999 года заседании Совета Управляющий МНТЦ проект был одобрен и принят к финансированию. В течение декабря-января готовился и согласовывался рабочий план. В настоящее время рабочий план передан в МНТЦ и ожидается, что через 3-4 месяца (такой срок необходим для ознакомления рабочего плана финансирующей стороной) будет подписано соглашение между ИЯФ и МНТЦ, т.е. начато финансирование. Димов Геннадий Иванович спустил немного всех на землю, указав на относительно небольшую величину финансирования. На это-же указал Хильченко А.Д. Но последующий разбор по ключевым компонентам источника показал и похоже убедил присутствующих, что вероятность реализации проекта в полном объеме высока. Трудно, но можно. Решения
Подробно и обстоятельно начался разговор о нейтронообразующей мишени. Именно разговор, поскольку по ходу выступления Сильвестрова Г. И. задавалось очень много вопросов. Стало понятно, что ответ на некоторые из вопросов требует консультаций с нашими коллабораторами из Обнинска. Решения
Пальчиков В. Е. подробно рассказал об имеющемся тандеме на 1 МэВ, о тех проблемах, с которыми пришлось столкнуться при его изготовлении и запуске. Затем Крайнов Г. С. представил эскиз вводного изолятора для 4-х зазорного тандема и объяснил, что такой изолятор сделать можно. Только решили, что все-равно необходимо делать 7-ми зазорный. Широков В.В. убедил, что единственная возможность сделать вводный изолятор основана на использовании колец из стекла, оставшихся после изготовления заказа. Таких колец нужно 42. На изготовление одного кольца необходимо затратить 16,5 нормо-часов. Затем Валерий Васильевич остановился на вакуумных проблемах и на запасенной энергии в тандеме.Решения
Из-за непредвиденной загруженности Геннадия Ивановича его семинар перенесли на неделю позже, а на данном семинаре обсуждали проблему запасенной энергии. Дело в том, что в межэлектродном зазоре тандема запасена энергия до 20 Дж. Обычно считается, что пробои с запасенной энергией до 1 Дж приводят к тренировке, а пробои с энергией больше 10 Дж - к разрушению. В дискуссии активно принимали участие Скринский А.Н., Широков В.В., Салимов Р.А. Осознали, что эта ситуация является проблемой и необходимо найти пути ее решения. Есть надежда, что из-за большого расстояния между электродами возможно размазывание катодного пятна под действием магнитного поля тока, обычно неперпендикулярного поверхности. Именно поэтому представляется разумным проведение экспериментов на имеющемся тандеме. Для удобства решили перевезти тандем от Пальчикова В.Е. к Широкову В.В. Для решения проблемы с запасенной энергией возможны и другие решения, так что эта проблема не должна поставить крест на проекте. Вообще, по этому направлению уже сформировалась активно работающая команда - Сильвестров Г.И. и Пальчиков В.Е. - тандем, Широков В.В. - изолятор, Крайнов Г.С. - прорисовка всего тандема с изолятором, Таскаев С.Ю. - оптика, Драничников А.Н. - вакуумная откачка, Кривенко А. - перезарядная мишень и вакуум. Это и замечательно, поскольку целью данного семинара является именно создание рабочих групп. Затем Сильвестров Г.И. рассказал о своей поездке в Обнинск и о планах совместных с Обнинском работ. В ФЭИ есть действующий ускоритель протонов энергией 2 МэВ, током порядка 1 мА и на нем желательно провести работы по исследованию мишени. Решения
На разминке С. Таскаев привел информацию из Phys. Rev. Lett. об измерении наибольшего из известных сечений ядерных реакций.Свое выступление про источник отрицательных ионов водорода Г. И. Димов начал с указания на то, что основное требование, предъявляемое к источнику, является его надежность. Поэтому в своем дальнейшем выступлении Геннадий Иванович анализировал мировой опыт, достигнутый не на стендах, а на работающих установках. Помимо надежности, конечно, необходимо достигнуть и высокий эмиттанс (нормализованный эмиттанс ~ 0.35 p мм мрад), и газовую эффективность не ниже 20 %, и расход цезия не более 10 мг в час. Подробно были рассмотрены ≈ поверхностно-плазменный источник в Карлсруе (проект 85 года), в Лос Аламосе (1984) и объемный в TRIUMF (1999). Затем была приведена сводная таблица. Стало очевидным, что создание стационарного пучка ≈ сложная задача. 20 марта 2000. Источник H-.Тему источника отрицательных ионов водорода продолжил Юрий Иванович Бельченко. Яркое и насышенное экспериментальным материалом выступление Юрия Ивановича увлекло участников семинара и гостей, заглянувших на семинар. Различные типы источников были рассмотрены с указанием их достижений и проблем. В итоге, Юрий Иванович предложил, что самым оптимальным вариантом будет изготовление источника, подобного тому, который был сделан для Ecole Polyteh, Франция, и успешно работает. Всех потрясли слова, что источник тренируется в течение короткого времени, а затем работает как часы, без пробоев и без изменения параметров в течение суток. До необходимых нам параметров совсем недалеко, тем более что есть предложения по улучшению источника. Вполне реально сделать стационарный источник на 2 5 мА. На 25 мА, а не на 50 мА - просто потому, что не хватает откачки стенда (10000 л/с). А импульсный источник ≈ вообще нет проблем.Решили, что на следующем семинаре выслушаем еще Геннадия Ивановича и продолжим совместное обсуждение источника отрицательных ионов водорода и плана работ. 27 марта 2000. Источник H-.Димов Геннадий Иванович указал на то, что представленный в нашей статье в NIM источник с трудом удовлетворяет начальным требованиям по эмиттансу. Один из вариантов ≈ это увеличить аксептанс перезарядной трубки, если позволят газовые условия, или использовать не газовую перезарядную мишень, а струйную литиевую или фольговую (об этом разговор позже). Другой вариант - улучшение источника - был предложен Геннадией Ивановичем. Суть заключается в следующем. Если раньше положительные ионы вытягивались из плазмы на конвертор, с которого слетали отрицательные ионы с энергией сотня эВ и те, кто попали в выходную дырку формировали пучок. Поскольку необходима большая плотность тока, то конвертор должен быть большим, и его нельзя отодвинуть далеко. Поэтому угловой разброс был большим. А теперь пусть отрицательные ионы попадают не сразу в выходную дырку, а в замкнутую область (типа сферы) перед дыркой. Тогда они при отражениях теряют энергию, и из этой области будут вытягиваться отрицательные ионы уже с меньшей энергией, т.е. имеющие меньшую поперечную энергию, следовательно, меньший разброс в угловой расходимости. Юрий Иванович повторил некоторые важные детали, которые могли бы быть непонятыми сразу из его выступления на предыдущем семинаре. Решили, что полученной информации достаточно и через некоторое время следует продолжить обсуждение. Перезарядная мишень.К сожалению, Ефим Давидович Бендер отсутствует (хотя есть надежды на его возвращение). Поэтому основную концепцию перезарядной мишени, приведенной в физическом проекте, представлял Сергей Таскаев. Для перезарядки отрицательного иона водорода в протон подходит практически любая газовая мишень, но оптимальной является азотная (см. транспорант). Для перезарядки 99 % пучка в протоны требуется линейная плотность 3,3 1016 см-2. В этом случае расход газа из трубки диаметром 7 мм длиной 40 см ожидается 10 мТорр л/с = 3 1017 частиц в секунду (пятилитрового баллона хватит на 3 года непрерывного натекания). Заметим, что поток газа в экв. амперах оказался равным току пучка! Т.е., сколько отрицательных ионов втекает в перезарядную трубку, столько же и из трубки вытекает газа. При таком расходе можно обеспечить вакуум лучше, чем 10-4 Торр. Конечно, необходима оптимизация, в том числе и для того, чтобы, увеличив расход газа, увеличить аксептанс перезарядной трубки для облегчения проводки пучка.Затем Саша Кривенко привел результаты расчетов. Из первого модельного расчета было выяснено, что газ вытекает из перезарядной трубки не по cos распределению по углу, а более широкому (что хорошо, поскольку меньше газа летит вперед). Зависимость примерно следующая: поток частиц не зависит от угла. Т.е. поток частиц, н-р, на угол 10 плюс минус 1 градус такой же как на угол 45 плюс минус 1 градус. Теперь удобно оценивать - сделал отверстие в капусте в 2 раза меньше, следовательно, поток через отверстие уменьшился в 2 раза. Приблизил трубку к отверстию - знаешь, насколько увеличился поток частиц. Более того, знаешь поток частиц из трубки - можешь в любой точке (радиус, угол) узнать плотность вытекающего газа [см. пример]Затем Саша посчитал давление газа в зазоре между купустой вблизи пучка и обнаружил, что оно лучше10 -5 Торр, что приятно. Перезарядная мишень.Драничников Александр Николаевич познакомил всех с современными криогенными насосами. Удобна их безмасленность, возможность любой ориентации и простота в эксплуатации. Охлаждающие поверхности можно засунуть непосредственно в вакуум и подводами являются только 2 трубки с газом и шнур питания. Нужно учитывать, что криогенные насосы плохо качают гелий, неон и водород. Все остальные газы - отлично. Объем откаченного газа достигает 150 литров при атм. давлении. Значит, время регенерации меньше года, но больше месяца. Похоже, что помимо покупки зарубежных насосов, есть возможность купить производимые в Омске. Затем Пальчиков Валерий Евгеньевич обратил внимание на возможность сделать перезарядную мишень из СО 2 газа с ее вымораживанием на азотной поверхности непосредственно в голове тандема. Все согласились, что газ отличный. Геннадий Иванович обратил внимание на то, что углерод может гореть, а кислород может изменять работу выхода на поверхности, поэтому эта идея требует дальнейшей проработки.Крайнов Геннадий Сергеевич представил чертеж ввода азота в голову. Главная проблема - это намораживание элегаза в ЭЛВ на стенках трубки, приводящий к пробою. Поэтому жидкий азот пропускаем вверх по центральной трубе, а газообразный (? пусть даже и жидкий) обратно по внешней концентрической трубе. Если нужно еще теплоизолировать, то можно установить несколько концентричных труб и пропускать газы вверх-вниз. Затем Сильвестров Григорий Иванович представил жидкоструйную литиевую мишень для перезарядки. Отличная идея ≈ льется сверху вниз литий, собирается в банку и перегоняется вверх. Нет газовой нагрузки. При эффективной толщине 1 мкм разброс энергий порядка 20 кэВ, что приемлемо. Эта идея применима и для нейтронообразующей мишени, поэтому экспериментальные работу будут проводится. Весь вопрос - можно ли сделать мелкодисперсный поток лития? ОптикаПеред обсуждением основной темы выступил Деревянкин Геннадий Егорович. Он указал на то, что обдирка пучка отрицательных ионов водорода на вытекающем из перезарядной трубки газе (давление до неск. ед. 10 -4 Торр) в ускорительном тракте ведет к потере пучка и дополнительному нагреву перезарядной трубки на уровне 1 кВт. Затем Геннадий Егорович предложил более простой, по его мнению, ускоритель - взять ЭЛВ на 2,5 МэВ и осуществить прямое ускорение протонов. В ответ на первое соображение Сергей Таскаев указал, что мощность нагрева существенно завышена вследствие завышения взятой плотности газа. Если принимать во внимание только газ вытекающий из перезарядной трубки [см. пример], то мощность нагрева составляет только Вт. Реально давление газа несколько больше, но все равно вполне реально достижимо давление 10-5 Торр. Относительно второго предложения, Сильвестров Григорий Иванович отметил, что во всем мире так работают, но еще нигде в мире не получили в стационаре ток более 5 мА. А нам нужно в 10 раз больше.По основной повестке семинара Сергей Таскаев представил картину, каким образом пучок отрицательных ионов водорода транспортируется до тандема, ускоряется в тандеме и фокусируется в перезарядную трубку. Были указаны основные проблемы, средства решения и определена основная задача. Показано, что нормализованный аксептанс трубки газовой перезарядной мишени примерно в 10 раз больше достижимого нормализованного эмиттанса пучка, и транспортировка пучка является достижимой задачей. Указано, что основная проблема заключается не сколько в большом токе, сколько в незнании величины компенсации пространственного заряда. Представлены результаты расчетов по фокусировке пучка одиночной электростатической линзой с подтормаживанием, по фокусировке пучка сильной входной линзой тандема. Определено влияние на транспортировку пучка в тандеме конечной толщины листов "капусты", соосности отверстий, наклона поверхностей, кривизны экранов (листов) и продольного смещения листов. Подробно см. здесь.© 1999-2023 Сергей Таскаев. Ответит на все ваши вопросы по проекту и страничке. |
