Как это сделано, как это работает, как это устроено

Самое познавательное сообщество Живого Журнала


Previous Entry Share Next Entry
Как устроен синхрофазотрон и нуклотрон
сердитый аватар
aslan wrote in kak_eto_sdelano


Синхрофазотрон - это ускоритель, построенный в Дубне в 1957 году и ставший самым большим и мощным для своего времени. Его магнит весит 36 000 тонн и занесен в книгу рекордов Гиннеса, как самый тяжелый в мире. Он проработал до 2002-го года, а сейчас в его подвале построен новый ускоритель - Нуклотрон. Мне удалось попасть на территорию Объединенного Института Ядерных Исследований (ОИЯИ) в Дубне и прогуляться по синхрофазотрону.

2.

Начали осмотр с бывшего пульта управления синхрофазотроном. Раньше он стоял полукругом посередине этой комнаты:

3.

Сейчас от него остался лишь небольшой фрагмент:

4.

5.

6.

Здесь же, в углу, стоит модель Синхрофазотрона:

7.

Он устроен следующим образом: в самом начале частицы разгоняют в линейном ускорителе (инжекторе), а затем они попадают в кольцо синхрофазотрона, где ускоряются практически до скорости света, нарезая несколько сотен тысяч кругов. После этого частицу выстреливают из кольца и с помощью гигантских магнитов направляют в одну из мишеней. Нуклотрон работает по тому же принципу:

8.

Положительно заряженные ионы разгоняются в ускорителе с помощью электричества. Образно говоря, они проходят через большое количество конденсаторов. Частица влетает в него с положительной стороны и начинает притягиваться к отрицательной. Такие "конденсаторы" называются ускоряющими промежутками.

Для ускорения частиц требуется огромное количество энергии, но энергия нужна не постоянно, а всплесками. Если подключить ускоритель к городской сети, то во время таких "всплесков", весь город будет погружаться во тьму, поэтому для ускорителя был построен собственный энергоблок. В нем стояли огромные маховики, которые раскручивали до скорости звука (330 метров в секунду) и во время "всплеска" резко останавливали, превращая механическую энергию маховика в электрическую.

Нуклотрон построили в подвале синхрофазотрона в 1992-ом году и его пульт управления выглядит уже гораздо современнее:

9.

Нуклотрон работает не постоянно, а сеансами. Сейчас проводят 2 сеанса в год, продолжительностью чуть больше месяца:

10.

Здание, где установлен синхрофазотрон имеет круглую форму и уже вокруг него построены вспомогательные сооружения:

11.

При входе висят таблички:

12.

13.

Ускорение начинается в линейном ускорителе. С помощью электрического разряда из водорода выделяют положительно заряженные ионы, которые начинают свое путешествие по ускорителю. Напряжение на столько велико (чуть меньше МегаВольта), что в сырую погоду в этом помещении молнии могут бить в стены вместо трубок:

14.

Из кожуха линейного ускорителя (ЛУ-20) торчат вакуумные лампы. Для того, чтобы частицы не тормозились от столкновений с молекулами воздуха, внутри ускорителя воздух откачан практически полностью:

15.

На выходе из линейного ускорителя стоит поворотный магнит, который либо пропускает частицу прямо в синхрофазотрон, либо отклоняет ее в подвал, где стоит нуклотрон:

16.

17.

С помощью магнитных линз пучок частиц фокусируют и удерживают небольшим в диаметре:

18.

Диаметр кольца синхрофазотрона 60 метров. Оно состоит из 4 огромных магнитов, на которых спокойно смогут разъехаться 2 легковушки (5 метров в высоту и 7 в ширину):

19.

Магнит имеет такие размеры из-за того, что пучок в синхрофазотроне слабофокусированный и удерживается в вакуумной камере размером 2 метра на 40 сантиметров, а сам магнит нужен для того, чтобы удерживать пучок внутри кольца:

20.

После завершения строительства в Дубну приезжали президенты и премьер-министры разных стран, посмотреть на чудо-установку. Советский Союз очень гордился синхрофазотроном. В то время он стал одним из символов мощи нашей страны.

Сейчас синхрофазотрон уже почти полностью демонтирован. В здании осталось лишь ярмо магнита, зато хорошо видно отверстие, в котором ускорялся пучок ионов. Есть планы построить новый ускоритель внутри него, чтобы использовать железо магнита в качестве защиты от радиации.

Во время работы синхрофазотрона включали этот замечательный светофор (обратите внимание на лампочку):

22.

Рядом с синхрофазотроном установлен сегмент нуклотрона. Разница в размере огромна:

23.

В 50-ых годах, уже во время строительства синхрофазотрона, физики научились жестко фокусировать пучок ионов до гораздо меньших диаметров, что позволило уменьшить габариты следующих ускорителей. Обратите внимание на размеры отверстия внутри нуклотрона - оно значительно меньше, чем огромный проем в синхрофазотроне:

24.

Нуклотрон строили уже во времена перестройки на деньги, которые лаборатория самостоятельно зарабатывала производством жидкого гелия. В здании с синхрофазотроном в подвале по кольцу были проложены кабели. Их передвинули, а на их месте построили нуклотрон:

25.

Ходить здесь тесновато. В некоторых местах я с трудом протискивался со своим пивным животиком:

26.

Сверху, из линейного ускорителя, в кольцо нуклотрона заводят пучок частиц (зеленые направляющие):

27.

Частицы ускоряются в кольце, а затем выводятся на поверхность с помощью отклоняющих магнитов (зеленого цвета):

28.

Скорость частиц на входе равна 30 тысячам километров в секунду, а на выходе уже около скорости света (300 тысяч километров в секунду), поэтому для отклонения пучка магниты нужны гораздо больших размеров:

29.

Все магниты красиво покрашены:

30.

Дальше частицы попадают в экспериментальный корпус, где ученые-физики с помощью таких же гигантских магнитов направляют их в одну из мишеней. После столкновения с мишенью осколки улавливаются детекторами:

31.

32.

Криогенные установки охлаждают обмотки магнитов внутри нуклотрона до температуры -269 градусов Цельсия, для возникновения эффекта сверхпроводимости:

33.

34.

Экспериментальный корпус питается электричеством от отдельной подстанции:

35.

Сам канал обложен бетонными блоками для защиты от радиации:

36.

В том числе сверху:

37.

Ученые сидят в оранжевых домиках на крыше канала и вокруг него:

38.

Внутри куча приборов. Здесь снимаются и записываются данные, а затем ученые будут еще долгое время их обрабатывать и анализировать:

39.

40.

Ну и напоследок несколько дверей:

41.

42.

43.

Взят у sergeydolya в Синхрофазотрон и нуклотрон

Если у вас есть производство или сервис, о котором вы хотите рассказать нашим читателям, пишите на shauey@yandex.ru Лера Волкова (multypassport@gmail.com) и Саша Кукса (alxmcr@gmail.com) и мы сделаем самый лучший репортаж, который увидят не только читатели сообщества, но и сайта http://bigpicture.ru/ и http://ikaketosdelano.ru

Подписывайтесь также на наши группы в фейсбуке, вконтакте, одноклассниках и в гугл+плюс, где будут выкладываться самое интересное из сообщества, плюс материалы, которых нет здесь и видео о том, как устроены вещи в нашем мире.

Жми на иконку и подписывайся!
одноклассник.jpg


Subscribe to  kak_eto_sdelano

promo kak_eto_sdelano march 3, 2015 06:01 46
Buy for 150 tokens
За все время существования сообщества kak_eto_sdelano (с 2011 года) я перечитал более тысячи различных производственных репортажей, как с заводов, так и из мастерских, о различных технических сооружениях и технике, как военной, так и гражданской и спортивной. Сам подготовил и…

  • 1
Старое там уже все...

Замечательно и познавательно! Очень жаль, что такие грандиозные сооружения, труд и исследования не находят соответствующей поддержки.
Еще хотелось бы увидеть пост про БАК, такое реально?

Вы еще не видели, какое кольцо построили в Протвино под ускоритель габаритов БАКа, который, наверно, так никогда у нас уже и не случится...

ИА REGNUM Новости: Не раз приходилось слышать такое сравнение: по своим параметрам УНК близок к Большому адронному коллайдеру. Более того, он мог сделать создание Большого адронного коллайдера ненужным, так как дал бы ответы на вопросы, ради разрешения которых он строится — такое мнение высказал заместитель директора НИИЯФ МГУ Виктор Саврин, координатор российского участия в проекте создания БАК. Как Вы относитесь к этому заявлению, верно ли оно по сути?

По своим параметрам УНК его даже превосходит. Это кольцевой тоннель, длиной 22 км, диаметром — 5 м. В целом, УНК похож на кольцевую линию Московского метрополитена. Кроме того, построен центральный зал площадью 250 кв. м. Когда мы его сдавали, даже провели там товарищеский футбольный матч с американцами. На сегодняшний день вся трасса тоннеля одета в постоянную обделку, на трассе построены стволы для подъема и спуска людей и грузов — около 30. Часть их ликвидирована, часть действует.

ИА REGNUM Новости: Что предстоит сделать для того, чтобы УНК заработал в полную силу? И в какие сроки может вылиться эта работа?

Наземные выработки, которые были предназначены для того, чтобы запустить УНК в работу, начали строиться в 1985 году, но в 1990-е работы практически не велись. Такая ситуация — тоннель практически готов, но для запуска УНК необходимо достроить наземную часть. Если бы в свое время было бы достаточное финансирование, мы бы сдали проект быстрее, чем БАК в Швейцарии — мы опережали их на несколько лет. Сегодня действует постановление правительства от апреля 2008 года. Согласно ему, в апреле 2010 года должен быть создан научный центр на базе четырех институтов, во главе с Институтом ядерных исследований, Курчатовским. Один из институтов — наш, Институт физики высоких энергий. Сегодня он является основным заказчиком строительства УНК. Месяц назад было заседание правительства, по итогам которого в целях создания Центра выделено 10 млрд. рублей. Что касается использования УНК в его нынешнем виде, то выдвигались разные предложения. В свое время РАО ЕЭС предлагало поставить в тоннеле батареи для резервного обеспечения Подмосковья электроэнергией: заряд поддерживается магнитными полями, и в случае падения напряжения в электросетях области батареи обеспечивают подпитку, а когда ситуация приходит в норму — опять затухают. Но эта идея канула в Лету вместе с РАО ЕЭС. Высказывалась даже мысль использовать тоннель в качестве хранилища для продуктов, так как температура в нем круглый год составляет около 6 градусов. Газели ездили бы между Протвино и Москвой, развозили бы продукты из этого хранилища. Но этот проект пока тоже не реализован. Ситуация упирается в то, что законсервировать УНК гораздо сложнее и дороже, чем его достроить. Бросать его просто опасно. А вот оказывать поддержку, дублировать некоторые функции БАК он вполне мог бы.

Наследие СССР ... Интересно возможно ли сейчас такое построить?

почему нет? нефтедоллары есть, да кто даст денег? государству пока не до науки.

Дык то то и оно, что государству насрать на науку и Церна в России быть не может ... Кому нужен под боком развитой гигант ... А вот сырьевой и производственный центр, как Китай - вполне удобен ...

потрясающе, конечно!
Особенно: "все магниты красиво покрашены". Прям слезой пробивает...

Там наверно какие-то специальные, положенные для идентификации, цвета.

еще бы ИБР показали, было бы еще интереснее

(Deleted comment)
Да, дети - они такие - они постоянно лазиют по ускорителям, так и шныряют по институтам физики высоких энергий =)))
Взровать и правда. Логическое завершение деятельности советской физики.

спасибо за прекрасный пост! Как раз вчера вспоминали про Дубненский и Протвинский ускорители =)

О, синхрофазотрон всё-таки есть! Я иногда думала, что красивое слово придумали писатели-фантасты. интересно, а наши синхрофазо- и нуклотрон и андронный коллайдер - это примерно одно и то же(частицы изучать), или штуки для разных исследований?

Это ты не в Дубне случайно снимал??

автор поста - Сергей Доля, в первом абзаце текста написано где расположен синхрофазотрон

Непостижимо просто! Как можно было такое придумать и построить?

  • 1
?

Log in

No account? Create an account