Комментарий к событию

Стохастическое охлаждение на Нуклотроне: впервые в России

В ЛФВЭ имени В.И.Векслера и А.М.Балдина проходит очередной 47-й сеанс работы Нуклотрона. Охлаждение кольца было начато 20 февраля, с 1 марта начата работа по программе физических исследований на ускоренных пучках, которая к настоящему моменту реализуется в целом по намеченному графику.

Кроме того, проводятся работы по развитию ускорительного комплекса, включающие в себя тестирование и наладку вновь установленного оборудования, оптимизацию динамики частиц и режимов медленного вывода пучка, отработку режимов работы систем ускорителя, которые планируется использовать для бустера и коллайдера комплекса NICA.

Яркий результат "ускорительных" смен сеанса - реализация стохастического охлаждения пучка дейтронов. Это одна из наиболее интеллектуальных и сложных в настройке систем современных накопителей заряженных частиц. Охлаждение необходимо для получения проектной светимости коллайдера NICA, а в России до сих пор не было опыта работы с такими системами. Изготовление канала стохастического охлаждения на Нуклотроне было начато в середине 2010, а в декабре 2011 года оборудование было впервые протестировано на пучке. По результатам последовательных испытаний схема и методики настройки были доработаны, и в течение смены 20 марта система была настроена, оптимизированы параметры обратной связи и зарегистрирован эффект уменьшения импульсного разброса частиц.

Кроме огромной важности этого результата для развития проекта NICA, эксперименты по стохастическому охлаждению пучков являются одновременно и комплексной проверкой надежности работы всех систем Нуклотрона, и демонстрацией возросших возможностей машины. Так, 20 марта в течение полной смены система криогенного обеспечения, магнитная система, источники питания, циклозадающая аппаратура, система диагностики надежно отработали в режиме длительной циркуляции пучка на "столе" магнитного поля, которая последовательно увеличивалась с нескольких десятков секунд до восьми минут. При настройке системы охлаждения использовались различные режимы работы высокочастотной ускоряющей системы, разработанные для адиабатического захвата пучка в режим ускорения. Положительно сказалась на стабильности работы и введенная в опытную эксплуатацию в ходе сеанса новая система управления датчиками перехода обмоток магнитов в нормально-проводящее состояние, позволяющая выявлять и устранять причины ложных срабатываний системы защиты. Последовательно облегчается работа оперативного персонала ускорителя благодаря активному обновлению программного обеспечения и поэтапному переводу систем ускорителя на работу с современной системой автоматического управления Tango. В настоящее время эта система, после испытания экспериментального фрагмента в ходе предыдущего сеанса, принята за основу для комплекса NICA.

Успешная реализация стохастического охлаждения на Нуклотроне является заметным достижением не только для российской ускорительной физики. Впервые в Дубне было получено охлаждение с использованием пикапа и кикера (устройства, измеряющие параметры пучка и воздействующие на пучок) оригинальной конструкции, разработанных и изготовленных нашими коллегами из исследовательского центра Юлих (Германия). Аналогичные устройства планируется использовать на накопителе HESR проекта FAIR, за создание которого отвечает Юлих. Их проверка на пучке является необходимым условием дальнейшего успешного продвижения проекта FAIR.

Спектр продольного дробового шума пучка на 3500-й гармонике частоты обращения. Нижняя кривая (голубая) - сразу после инжекции, желтая кривая - после 8 минут охлаждения. Энергия дейтронов 3 ГэВ/нуклон, интенсивность пучка 10⁹ частиц.

Анатолий СИДОРИН