Будущее человечества связано с ускорителями частиц, считают в США и Европе. Будущее и настоящее европейских ускорителей проанализировали в подмосковной Дубне за три дня – с 3 по 6 сентября – на 41-й Европейской конференции по развитию циклотронов.
Конференция проводится раз в три года, в Дубне она прошла впервые.
Первый в Европе циклотрон запустили в 1937 году в СССР, в Ленинграде, в Радиевом институте. Первый синхроциклотрон в Дубне дал первые пучки дейтронов (изотопов водорода), протонов (ядер водорода) и альфа-частиц (ядер гелия) в 1949 году. А в 1957 году Дубна предъявила миру ускоритель-рекордсмен: синхрофазотрон. С тех пор Объединенный институт ядерных исследований (ОИЯИ) стал признанным лидером в разработке ускорителей-циклотронов.
3 сентября в Доме международных совещаний ОИЯИ собрались шестьдесят европейских специалистов по технологиям ускорения элементарных частиц. Три дня они делились своим опытом создания ускорителей и работы с ними.
В Европе более сорока ускорительных центров. В некоторых из центров – по нескольку ускорителей. Эти ускорители разные. Есть медицинские – для радиотерапии опухолей. Есть исследовательские. Есть учебные. Есть промышленные.
Промышленные ускорители используются очень широко. Они меняют свойства материалов путем имплантации ионов одного вещества в поверхность другого. Они обрабатывают материалы электронным пучком для придания им новых свойств в процессе радиационной полимеризации или вулканизации.
Ускорители стерилизуют пучками электронов продукты питания (например, чищеные орехи), медицинское оборудование и расходные материалы (одноразовые шприцы, одноразовую медицинскую одежду).
Пучки электронов используются для очистки сточных вод и для рентгеновской дефектоскопии.
Промышленные ускорители нужны для получения и разделения радиоактивных изотопов и для электронно-лучевой сварки.
В Дубне говорили больше об исследовательских и медицинских ускорителях.
На физфаке финского университета Йювяскюля (по фински – Jyväskylän yliopiston fysiikan laitokseen или JYFL) есть четыре ускорителя на все случаи жизни: для образования, научных и прикладных исследований, а также для коммерческой деятельности. Самый старый из них построен в 1992 году. Самый новый запущен в 2015-м.
В бельгийском университете Louvain-la-Neuve, где родилась компания-производитель ускорителей для протонной терапии IBA, ускоритель тяжелых ионов используют для испытания на радиационную прочность компонентов электронных микросхем.
Лаборатория тяжелых ионов Варшавского университета построила свой циклотрон в сотрудничестве с ОИЯИ еще в восьмидесятые годы прошлого века. Использовался он для научных исследований. А несколько лет назад на циклотроне Варшавского университета началось производство астата-211 для радиотерапии и радиофармпрепаратов на основе скандия-43 и скандия-44 для позитрон-эмиссионной томографии (ПЭТ).
Французский сверхпроводящий циклотрон LOTUS создан на базе технологий английского циклотрона OSCAR специально для производства изотопов углерода-11, фтора-18 и галлия-68 в качестве основы для радиофармпрепаратов. Эти препараты используются тоже для позитрон-эмиссионной томографии.
Все пять циклотронов французского Национального ускорительного центра тяжелых ионов GANIL (Le Grand accélérateur national d'ions lourds) служат научным исследованиям.
Циклотрон JULIC немецкого ускорительного центра в Юлихе ускоряет легкие ионы для их инжекции в синхротрон COSY этого же центра.
Работу всех этих ускорителей, а еще итальянских исследовательских и бельгийских медицинских – для протонной терапии – на конференции в Дубне обсудили в подробностях. Делились опытом работы и опытом преодоления технологических трудностей.
Изюминками Дубны здесь предстали первая в мире Фабрика сверхтяжелых ионов Лаборатории ядерных реакций ОИЯИ и коллайдер NICA Лаборатории физики высоких энергий ОИЯИ.
Фабрика сверхтяжелых ионов готовится к открытию. Ее возможности участникам конференции представил знаменитый академик Юрий Цолакович Оганесян – научный руководитель ЛЯР ОИЯИ.
Новый циклотрон DC-280 ускорит на фабрике первый пучок кальция-48 уже в ноябре нынешнего года. Фабрика светрхтяжелых ионов будет эффективнее в 10 раз ускорительного комплекса ЛЯР ОИЯИ, на котором получены все недавно открытые химические элементы, включая оганесон.
Коллайдер NICA строится по графику и должен быть закончен к 2020 году.
Кроме коллайдера NICA и Фабрики сверхтяжелых ионов, ОИЯИ устами научного руководителя Лаборатории нейтронной физики, члена-корреспондента РАН Виталия Лазаревича Аксенова представил на конференции видение своего будущего нового нейтронного источника. Новый источник нейтронов придет на смену исследовательскому реактору ИБР-2М, когда тот выработает свой ресурс: в 2037 году. Дубненский нейтронный источник четвертого поколения (DNS-IV), возможно, будет сочетать в себе технологиии нынешнего импульсного нейтронного реактора и ускорителя-циклотрона в качестве супербустера. Для супербустера уже придумали имя – NEPTUN. Такое принципиальное устройство нового нейтронного источника четвертого поколения позволит впятеро повысить его мощность по сравнению с нынешним ИБР-2M.
Конференция в Дубне будет посвящена физике и технологии циклотронов, а также их применению в научных и прикладных исследованиях, и призвана привлечь внимание ведущих специалистов в этой области. Будут представлены доклады о создающихся новых ускорительных комплексах, в том числе посвященные созданию в ОИЯИ первой в мире «Фабрики сверхтяжелых элементов». Участники конференции обменяются идеями применения циклотронов для электроядерного метода получения энергии и для генерации высокоинтенсивных прецизионных пучков нейтронов. Ряд докладов посвящен разработке циклотронов для лечения онкологических заболеваний. Конференция завершится посещением создаваемой в Лаборатории ядерных реакций «Фабрики сверхтяжелых элементов».
.