5 октября 2005 годаСтатус работ по усокрению легких ядер 1 СТАТУС РАБОТ ПО УСКОРЕНИЮ ЛЕГКИХ ЯДЕР В ИФВЭ

5 октября 2005 годаСтатус работ по усокрению легких ядер 2 Разговоры об ускорении легких ионов возникли в ИФВЭ в 1998 году. Это было связано с прикладным направлением использования ускорительного комплекса ИФВЭ, а именно с медицинским применением ускоренных пучков. В г.г. сотрудниками ИФВЭ (г.Протвино) и МРНЦ (г. Обнинск) был разработан проект Центра Протон-Ионной Лучевой Терапии, предполагающий модернизацию существующего ускорительного комплекса ИФВЭ для создания медицинских пучков протонов и ионов углерода. Однако жизнь заставила начинать не с ускорением ядер углерода а с ускорением дейтронов. Далее мы рассмотрим: основные элементы ускорителдьного комплекса ИФВЭ, особенности ускорения легких ядер в линейном ускорителе,, текущее состояние дел.

5 октября 2005 годаСтатус работ по усокрению легких ядер 3 И-100 Бустер Урал-30 Синхротрон У-70 Зал 1БВ 100 м Основные элементы ускорительного комплекса ИФВЭ

В линейных ускорителях при переходе от ускорения протонов к ускорению более тяжелых ионов возникает проблема сохранения синхронизма ускорения, которую обычно решают переходом на более высокую кратность. Ускоритель ЛУ-30, служащий в настоящее время инжектором протонов в У-70 нельзя. Поэтому для инжекции легких ионов в бустер было решено использовать протонный линейный ускоритель типа Альвареца И-100.

5 октября 2005 годаСтатус работ по усокрению легких ядер 5 Режим ускорения -2-ая кратность Тип ионаd, С +5, С +6 Ускорение в I и II резонаторах, III - транспортировка Энергия на выходе 16,6 МэВ/нуклон Длительность пучка2-3 мксек Интенсивность 10 9 ионов/имп Ускорение легких ядер в линейном ускорителе И-100 (проект 2000 г.)

5 октября 2005 годаСтатус работ по усокрению легких ядер 6 Ускорение протонов и легких ядер в бустере Протоны Дейтроны или ионы С +6 (реализовано) (проект) Е нач. 30 МэВ 16,6 МэВ/нуклон E кон.от 250 МэВ до 1300 МэВ420 МэВ/нуклон Интенсивность 5·10 11 >10 9 Частота работы 1 Гц

5 октября 2005 годаСтатус работ по усокрению легких ядер 7 У-70 Магнитное поле при инжекции в У-70 d и ядер С 350 Гаусс При вакууме Торр времена жизни ядер C 1-2 сек

(Am 2 /2) Ze U cos( ) Здесь: A- атомное число, m-масса нуклона, - скорость, Ze – заряд частицы, U – амплитуда напряжения на зазоре, – равновесная фаза, – фактор пролетного времени.

Ускорение ионов с Z/A 1/2 возможно только в 4 моде (на второй кратности) Ускорение ионов с Z/A 1/2 возможно только в 4 моде (на второй кратности) z z 2 t t

Фактор пролетного времени - r=0 n= 2 r=a n= Номер дрейфовой трубки 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9

5 октября 2005 годаСтатус работ по усокрению легких ядер мая 2000 г I 2 I 7 4 В (50 мА) 3 В 6 мВ (50 ом) Первый положительный опыт ускорения дейтронов

5 октября 2005 годаСтатус работ по усокрению легких ядер Напряжение форинжектора, кВ Напряжение форинжектора, кВ А B Ток ускоренных дейтронов, мА Экспериментальные исследования по ускорению дейтронов в И-100 Протоны (ускорение на первой кратности) Дейтроны (ускорение на второй кратности)

5 октября 2005 годаСтатус работ по усокрению легких ядер 14 Вход И-100 Выход И мксек 12мА Ускорение дейтронов в 2002 году

5 октября 2005 годаСтатус работ по усокрению легких ядер 15 Энергия ионизации [эВ] Для образования ионов С(+5), С(+6) мы должны нагреть углерод до температур >500 эВ или Т> К Образование многозарядных ионов углерода

5 октября 2005 годаСтатус работ по усокрению легких ядер 16 Образование многозарядных ионов углерода - CO 2 лазер

5 октября 2005 годаСтатус работ по усокрению легких ядер 17

5 октября 2005 годаСтатус работ по усокрению легких ядер 18 Ускорение ионов С +5

5 октября 2005 годаСтатус работ по усокрению легких ядер 19 Ускорение ионов С +5 Пучок С Вход ускорителя Imax 40 mA Выход ускорителя Imax 1,6 mA

5 октября 2005 годаСтатус работ по усокрению легких ядер 20 Как токи в И-100 переводятся в число частиц, которое И-100 сможет инжектировать в бустер? 10 мА дейтронов в И дейтронов в бустере, 1,6 мА ядер С в И , ядер С в бустере

5 октября 2005 годаСтатус работ по усокрению легких ядер 21 Канал перевода пучка из И-100 в Бустер

5 октября 2005 годаСтатус работ по усокрению легких ядер 22

5 октября 2005 годаСтатус работ по усокрению легких ядер 23 В 2001 году практически доказана возможность ускорения в И-100 дейтронов и ионов углерода. В 2001 НИИЭФА с ИФВЭ спроектировали канал перевода частиц из ускорителя И-100 в бустер. В 2002 начато производство магнитно-оптических элементов канала. К настоящему времени (2005 г.) изготовлены: 8 линз, 4 поворотных магнита, 4 корректора, кикер-магнит и септум-магнит изготовлены основные источники питания магнитов и линз, начались работы по монтажу канала перевода пучка из И-100 в бустер.

5 октября 2005 годаСтатус работ по усокрению легких ядер 24 ЗАКЛЮЧЕНИЕ В ИФВЭ существует реальная возможность создания ускоренных пучков ядер дейтерия и углерода в диапазоне энергий 0,1 70 ГэВ. Эксперименты на пучках дейтронов интересны и т для фундаментальных исследований, и для ядерной энергетики. Пучки ядер углерода в сочетании с протонными пучками - самый эффективный инструмент в современной пучковой лучевой терапии. Работы по созданию ускоренных пучков легких ядер необходимо продолжать. В ИФВЭ существует реальная возможность создания ускоренных пучков ядер дейтерия и углерода в диапазоне энергий 0,1 70 ГэВ. Эксперименты на пучках дейтронов интересны и т для фундаментальных исследований, и для ядерной энергетики. Пучки ядер углерода в сочетании с протонными пучками - самый эффективный инструмент в современной пучковой лучевой терапии. Работы по созданию ускоренных пучков легких ядер необходимо продолжать.