Заключение

Заключение
Основной объём работ, намеченный на 2012 год, успешно выполнен. Обеспечена
надёжная работа ускорителя в сеансах общей длительностью 1590 часов. Проводимая
модернизация систем ускорителя позволяет не только обеспечивать его надёжную работу,
но и улучшать параметры. Накопленный в Отделе ускорительного комплекса опыт по
разработке новых элементов ускорителей находит применение и в других Российских и
зарубежных ускорительных центрах.
Была обеспечена бесперебойная проводка пучка с заданными параметрами,
удовлетворяющая требованиям экспериментаторов.
Введена в строй для «тонкой» настройки канала система коррекции пучка,
состоящая из 8 корректирующих магнитов (по горизонтали и вертикали), подключённых к
16-ти независимым источникам стабильного тока GEN 100-15 (100 В/15 A).
Была произведена модернизация оборудования канала транспортировки пучка,
которая позволяет проводить пучок протонов как к Комплексу протонной терапии ИЯИ
РАН, так и к нейтронным физическим установкам на мишени РАДЭКС. Также возможна
одновременная работа ИНИ и РАДЭКС. Прошли стендовые испытания нового сплиттермагнита,
позволяющего
подавать
пучок
протонов
на
несколько
пользователей
одновременно в Экспериментальном комплексе ИЯИ РАН.
Разработана оптическая схема канала протонной терапии для независимого
изменения энергии пучка, без изменения энергии ускорителя. Разработано и изготовлено
электромагнитное и вакуумное оборудования для данной схемы.
По теме «Радиотерапия» разработан новый программный
‘TRACK’ для расчёта протонных дозовых распределений
код Монте-Карло
в тканях и прохождения
протонов через магнитную оптику канала транспортировки пучка. Продолжено развитие
технологии и методов лучевой терапии на конвенциальных установках ИЯИ РАН
(ускоритель электронов СЛ-75): создание облучательной установки для исследования по
фотонзахватной терапии на основе тканеэквивалентного фантома с элементами
конвертора
из
гадолиния;
спектрометрических
характеристик
создание
характеристик
спектрометрических
системы
фотонного
и
измерения
излучения
дозиметрических
в
дозиметрических
и
фантоме;
измерение
характеристик
фотонного
излучения; исследование радиобиологической эффективности фотонзахватной реакции
для разработки
фотонзахватных препаратов.
С участием больницы РАН
получили
высокотехнологичное лучевое лечение 30 человек, из них 12 на ускорителе электронов с
использованием инновационных разработок сотрудников ИЯИ РАН: 3D –планирование с
использованием томографа, фиксация пациента и т.д.
79
Было смонтировано и освоено новое сложное оборудование медицинского
назначения: электронный микроскоп Morgagni 268 для исследований радиобиологической
эффективности облучения, рентгеновская радиографическая система для контроля
положения головы пациента при протонной лучевой терапии, профилометр пучка на
основе ионизационных камер IC-Profiler.
Проведено
расчётно-теоретическое
обоснование
проектных
параметров
фотонейтронной облучательной установки на основе линейного ускорителя электронов
СЛ75М ЛМФ для исследования материалов медицинского применения в брахитерапии и
НЗТ. Создан прототип облучательной установки на основе тяжеловодного конверторазамедлителя, графитовых отражателей и свинцовой защиты.
Создана детектирующая
система для измерения потоков тепловых и быстрых нейтронов и гамма квантов на основе
системы АСРК КПТ. В рамках изучения процесса по прямому извлечению стронция-82
методом сорбции из жидкого рубидия из реальных мишеней, облученных в ИЯИ РАН,
проведены работы по усовершенствованию конструкции установки и спецоборудования
для переработки облучённой рубидиевой мишени в горячей камере ФГУП «ГНЦ РФФЭИ». Продолжены
работы в рамках научного соглашения с французским центром
Арронакс по разработке процесса получения стронция-82 во Франции на основе метода
ИЯИ РАН. В процессе разработки новой технологии получения актиния-225 и радия-223
для терапии онкологических заболеваний проанализированы результаты облучения
толстой ториевой мишени пучком протонов высокой интенсивности (50-65 µА).
Совместно с кафедрой радиохимии МГУ проанализированы результаты переработки
облучённой ториевой мишени в горячей камере филиала НИФХИ им. Л.Я. Карпова.
Проведены эксперименты, направленные на оптимизацию стадий растворения мишени и
хроматографической очистки актиниевой фракции, проводимых в условиях горячей
камеры.
В задаче «Проблема поиска массы покоя электронного
антинейтрино в бета-
распаде трития» исследована функция пропускания спектрометра по энергии ниже
граничной точки бета спектра. Ведётся обработка полученных данных на предмет
определения области потери адиабатичности при движении электронов в спектрометре.
Подобран температурный режим газового источника для последующих работ с
радиоактивным криптоном. При обработке уже полученных ранее данных были
вычислены ограничения на примесь тяжёлого нейтрино, члена U24 в матрице смешивания
в зависимости от массы тяжёлого нейтрино.
В задаче «Поиск редких мюонных процессов в эксперименте «mu2e»» проведено
измерение относительного световыхода кристалла LYSO, которое составило величину
80
равную 40% по отношению к кристаллу NaI. Измеренно время высвечивания кристалла
LYSO, которое составляет величину равную 50 нсек.
В исследовании переходов нейтрон-антинейтрон величина 1.2х10^9 с, полученная
нами, в 5 раз превосходит предсказания, полученные с помощью потенциальной модели
и диаграммной техники (а вышеупомянутые модели, как показано в нашей работе, просто
неверны) и в 14 раз ограничение, полученное на реакторе в Гренобле.
Полученные в изучении релятивистских потоков в астрофизике результаты
показывают, что фотон-фотонное поглощение на излучении дважды ионизированного
гелия в блазарах является весьма распространенным явлением, свойственным не только
уникально ярким объектам. Нельзя утверждать, что все объекты из взятых выборок имеют
поглощение, но по крайней мере - многие из них. Факт поглощения говорит о том, что
гамма-излучение генерируется достаточно близко к чёрной дыре – во внутренней части
области широких эмиссионных линий, где достаточно велика плотность излучения He II.
Расстояние от черной дыры при этом составляет несколько сот гравитационных радиусов.
На такой дистанции джет должен быть ускорен до ультрарелятивистских скоростей,
чтобы он мог эффективно излучать гмма-кванты. Этот факт кладет радикальное
ограничение на механизм запуска джета. Имеются две гипотезы по поводу этого
механизма. Первый – магнито-индукционный запуск замагниченным аккреционным
диском. Второй – непосредственно вращающейся чёрной дырой, погруженной во внешнее
магнитное поле (механизм Блэндфорда-Знаека). Масштаб на котором ускоряется джет
отличается более чем на порядок – для механизма Блэндфорда-Знаека он короче. Факт
фотонного поглощения на излучении дважды ионизованного гелия однозначно исключает
механизм запуска аккреционным диском, оставляя лишь одну из известных возможностей
– механизм Блэндфорда-Знаека, по крайней мере для многих блазаров.
В исследовании релятивистских ядро-ядерных столкновений на установке PHENIX
успешно выполнен ремонт дрейфовых камер. Принято участие в сменах по набору
статистики, а так же в одной из групп по подготовке к публикации статьи в реферируемом
журнале.
При изучении свойств барионов и ядер в топологических и иных солитонных
моделях из данных коллаборации SNO по стабильности дейтерия получено ограничение
на осцилляции нейтрон-антинейтрон в вакууме, которое близко к лучшему ограничению,
полученному из данных по стабильности кислорода. В киральной солитонной модели
рассчитаны
полные
энергии
связи
нейтронно-избыточных
гиперядер.
Получено
удовлетворительное согласие с данными по гиперядру (Lambda)He-8 и недавно
81
полученными коллаборацией FINUDA данными об энергии связи тяжелого гиперводорода
(Lambda)H-6.
В исследовании подпорогового рождения лёгких векторных мезонов и заряженных
каонов в протон и фотоядерных реакциях теоретически обоснована возможность
экспериментального изучения модификации свойств фи-мезонов, Λ(1520) гиперонов и
каонов уже при обычной ядерной плотности путём измерения их выходов при
взаимодействии протонов и фотонов промежуточных энергий со средними и тяжелыми
ядрами. В частости, применение результатов этих исследований к анализу данных по
выходу фи-мезонов в pA реакциях при энергии первичных протонов 2.83 ГэВ, впервые
полученных коллаборацией ANKE в рамках совместного российско-германского
эксперимента на ускорителе COSY, позволило извлечь их полную ширину в ядерной
среде (существенно отличающуюся от вакуумной) и сечение их взаимодействия с
нуклонами ядра. Из сравнения с экспериментальными данными, полученными этой же
коллаборацией,
также
извлечена
(предварительно)
величина
антикаон-ядерного
скалярного оптического потенциала (или сдвига массы антикаона в ядерной материи).
Наконец, впервые в реакциях кумулятивного рождения антипротонов при столкновениях
протонов с ядрами показано наличие в ядрах динамически образованных компактных
барионных конфигураций с барионным числом B >1 и извлечена длина формирования
антипротонов в ядерной среде. Полученные результаты могут быть прямо применены к
анализу новых данных по фоторождению eta/prime-мезонов, полученных недавно
коллаборацией CBELSA/TAPS на ускорителе ELSA (Бонн, Германия), с целью изучения
свига массы этих мезонов в ядерной материи, предсказываемого современными
адронными моделями.
В задаче поиска темной материи Вселенной разработано предложение создания
двухфазной жидкоаргоновой камеры с массой аргона до 1000 тонн, с наиболее высоким
подавлением фона по сравнению с существующими проектами подобных установок и
достижимым пределом на величину сечения рассеяния ВИМП меньшим 10-48 см2. Для
заполнения установки не требуется удалять из аргона примесь Ar39. Предложенный
способ растворения в жидком Ar TMГ увеличивает эффективность детектирования света
сцинтилляции до 50% и позволяет создавать детектор на БГ любого объёма (до 1000тонн)
с максимальным коэффициентом подавления фона и наиболее низким порогом
регистрации. Для детектирования событий в газовой фазе над жидким аргоном впервые
опробован метод добавления в газовую фазу 10% водорода и использования
разработанных нами GEM в сочетании с анодами-остриями, обеспечивающими
коэффициент размножения электронов до 106.
82
В исследовании газа СО для использования в лазерах большой мощности созданная
криогенная сорбционная ловушка на активированном угле обеспечивает практически
полное удаление из газа СО мешающих работе лазера примесей. Ловушка может быть
использована в полевых условиях эксплуатации лазера СО, когда транспортировка
чистого газа СО затруднена. Показано, что молекула СО не электроотрицательна.
В медицинскую практику внедрена технологи лечения смесями благородных газов
с кислородом; экспериментально доказано, что аргон обладает следующими свойствами:
улучшает
иммунный
статус,
повышает
репродуктивную
функцию,
задерживает
возрастное физиологическое угнетение половой сферы, обладает антистрессорным
действием и является анальгетиком. Все эти свойства аргона позволяют надеяться
использовать его при
лечении депрессии, которая в наше время получает широкое
распространение и плохо поддается лечению известными методами.
Исследование
аномального
электромагнетизма
в
углеродных
конденсатах
направлено на создание новых электронных приборов и устройств, покрывающих
традиционную область джозефсоновской электроники. Особенностью разрабатываемых
электронных джозефсоно-подобных устройств является их функционирование при
комнатных и повышенных температурах (до 350С). Мероприятия по проекту,
проведенные в рамках инновационного центра Сколково, выявили хорошие рыночные
перспективы бесконтактных переключателей – ограничителей тока для электрических
сетей.
Разработка технологии создания опытных образцов фононных резонаторов требует
значительного объёма финансирования.
В исследовании взаимодействия нуклонов с малонуклонными системами и лёгкими
ядрами на пучках Московской мезонной фабрики на установке Двухплечевой
Спектрометр (ДС) проведено исследование реакции nd-развала при энергии первичных
нейтронов 20-60 МэВ и получены первые предварительные данные для выхода реакции
квазисвободного
рассеяния
нейтрона
на
нейтроне.
Получены
сравнительные
характеристики n-разделения для кристалла стильбена и жидких сцинтилляторов.
В исследовании структуры и механизмов взаимодействия слабосвязанных ядер с
ядрами при средних энергиях проведённое моделирование эксперимента показало, что
восстановление кинематики реакций по данным об энергиях и углах вылета частиц в
фотоэмульсии позволят выделить вклады различных каналов реакции и сделать выводы о
кластерной структуре основного и возбужденных состояний исследуемых ядер. Изучались
реакции срыва в системе трёх тел (остов + нуклон + мишень) на основе дифракционной
теории с S- матрицами и волновой функцией ядра-снаряда гауссовского вида. В
83
аналитическом виде получены дифференциальные сечения реакций срыва нуклона и
срыва остова ядра-снаряда; установлены соотношения между сечениями при различных
предположениях о размере связанной подсистемы остов + нуклон и радиусах
взаимодействия конституентов с ядром-мишенью.
Разработаны и смонтированы несколько вариантов низкофоновой камеры разной
конструкции
для
германиевого
гамма-спектрометра,
в
которых
использовались
различные варианты материалов пассивной защиты. Разработан, изготовлен и испытан
макетный образец модуля сцинтилляционного детектора (размером 500х500х50 мм) для
использования его в активной защите от космического излучения низкофоновой камеры с
германиевым гамма-спектрометром.
В исследовании взаимодействия нейтронов малых
энергий с ядрами с
возбуждением коллективных степеней свободы определялась толщина поверхностного
слоя (параметра диффузности) чётно-чётных ядер (как сферических, так и несферических)
с A > 58 из анализа экспериментальных данных по взаимодействию нейтронов малых
энергий с ядрами в рамках оптической модели со связью каналов. Изучались различия в
поведении зарядового и массового распределения толщины поверхностного слоя чётночётных ядер в области 58 ≤ A ≤ 250.
При разработке основ создания средств аварийной радиационной защиты третьего
поколения и методов испытаний и контроля для повышения безопасности экологической
чистоты ядерной энергетики получено описание реально наблюдавшихся распределений
гамма-доз и активностей радиоактивного йода, инкорпорированного в щитовидных
железах пострадавших при тяжёлой аварии, которое указывает на возможность и
необходимость создания специальной программы и системы подготовки и обучения, мер
эффективной
психологической
регуляции
работоспособности
ликвидаторов
при
аварийных работах, а также профилактики психической дезадаптации и корректировки
негативных
состояний.
Исследование
указало
на
несоответствие
возможностей
проведения текущего дозиметрического контроля имеющимися средствами в условиях
многофакторного аварийного облучения нормативным требованиям радиационной
безопасности.
Проведены исследования в области как нейтрон-ядерных взаимодействий,
нейтронной физики, так и в изучении структуры и динамики конденсированных сред
нейтронными и комплементарными рентгенографическими методами.
Были
измерены
антиферроквадрупольным
спектры
элементарных
упорядочением
TmTe
возбуждений
и
её
в
системе
парамагнитном
с
аналоге
Tm0.1Yb0.9Te. Выделена магнитная компонента спектра, исследовано расщепление
84
основного 4f мультиплета ионов Tm в кристаллическом электрическом поле.
Энергетический масштаб расщепления является рекордно малым среди редкоземельных
соединений. Установлено, что основным состоянием является квартет Γ8, который
обуславливает антиферроквадрупольное упорядочение. Был рассчитан магнитный
спектральный отклик дельта-фазы плутония на основе разработанной ранее модели
множественной промежуточной валентности 5f электронных систем.
Была продолжена разработка кольцевого детектора для времяпролётных установок
Нейтронного комплекса ИЯИ РАН. Идёт планомерная подготовка к реализации
возможностей регулярной научной эксплуатации объектов Нейтронного комплекса ИЯИ
РАН.
85