Виктор Михайлов - Физические основы получения атомной энергии

Позже были созданы ускорители, с помощью которых можно получать заряженные частицы с энергией в сотни и даже тысячи миллионов электрон-вольт. Это удалось осуществить, используя методы, разработанные советским физиком членом-корреспондентом Академии наук СССР В. И. Векслером в 1944 г. и независимо от него американским физиком Мак-Миланом в 1945 г. Ускоритель, в котором используется один из методов Векслера, называется синхроциклотроном, или фазотроном. Крупнейшим в мире ускорителем этого типа является синхроциклотрон, построенный в 1949 г. в Институте ядерных проблем Академии наук СССР. Это — крупное инженерное сооружение, внешний вид которого дан на рис. 21. Синхроциклотрон позволяет ускорять протоны до энергий 680 Мэв .

Эта установка вместе с другим оборудованием передана Советским государством в 1956 г. Объединенному институту ядерных исследований в г. Дубна.

Еще более мощными являются американские ускорители, также основанные на идеях Векслера и Мак-Милана. Это, во-первых, так называемый космотронв Брукхейвене, рассчитанный на получение протонов с энергией в 3 млрд. эв , и, во-вторых, беватронКалифорнийского университета в Беркли, с помощью которого удается разгонять протоны до энергии в 6,3 млрд. эв .

Самый мощный в мире ускоритель заряженных частиц, общий вид которого приведен на рис. 22, построен в 1956 г. в СССР под руководством В. И. Векслера. Это — синхрофазотрон; вместе с другим уникальным оборудованием он также передан Объединенному институту ядерных исследований. Синхрофазотрон позволяет получать интенсивные потоки протонов, обладающих энергией в 10 млрд. эв .

Вот некоторые цифры, характеризующие масштабы и точность этой гигантской установки. Вес ее кольцевого электромагнита вместе с обмоткой составляет 36 тыс. т , средний диаметр стального кольца достигает почти 60 м . Обмотка представляет собой изолированную медную шину, охлаждаемую дистиллированной водой и весящую около 600 т . Для питания электромагнита построена большая подстанция, на которой установлены специальные электрические генераторы мощностью в 140 тыс. ква (киловольт-ампер; рис. 23).

Вакуумная камера, внутри которой движутся ускоряемые частицы, имеет объем, равный. 160 м 3; благодаря непрерывной работе 56 мощных насосов давление воздуха в камере падает до миллиардной доли атмосферы.

Магнитное поле, непрерывно воздействующее на частицы, выверено с точностью до десятых долей процента. Чтобы обеспечить необходимую однородность поля (малейшее его искажение могло бы вывести установку из строя), было сделано более 150 тыс. измерений.

Объем основных производственных зданий синхрофазотрона составляет 335 тыс. м 3. Помимо основного оборудования, в этих зданиях смонтирована многочисленная уникальная радиотехническая и электронная аппаратура, включающая 6 тыс. различных реле и автоматов, 2 тыс. контрольноизмерительных приборов и свыше 2 тыс. различных аппаратов управления. Для соединения всей этой аппаратуры проложены кабели протяжением около 1 тыс. км .

В апреле 1957 г. гигантский синхрофазотрон начал работать; в ночь на 17 апреля его мощность была доведена до расчетной. За 3,3 секунды протоны делают внутри вакуумной камеры 4,5 млн. оборотов и пробегают при этом путь в 1 млн. км , приобретая скорость, почти равную скорости света. Их энергия, как и предполагалось, достигает 10 млрд. эв . Это самая высокая энергия частиц, какую когда-либо удавалось искусственно создавать. Тем самым физики многих стран, работающие в Объединенном институте, получили в свое распоряжение необычайно скоростные «снаряды» для обстрела атомных ядер.

Постройка и пуск гигантского синхрофазотрона, не имеющего себе равного в мире, представляет выдающееся достижение современной науки и техники. Создание его оказалось возможным благодаря упорному и творческому труду большого коллектива ученых, инженеров и рабочих различных специальностей и высокому уровню развития советской науки и промышленности.