?

Log in

No account? Create an account

Как это сделано, как это работает, как это устроено

Самое познавательное сообщество Живого Журнала


Previous Entry Share Flag 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



promo kak_eto_sdelano march 3, 2015 06:01 47
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
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.

  • 1