Исторія

Рис.1 Прискорювач ЛУЕ-60

Базова модель прискорювача ЛУЕ-60 (Рис.1) була розроблена як інжектор електронного пучка в компактному джерелі синхротронного випромінювання [1] . Було виготовлено два подібних прискорювача цієї серії. Основними особливостями ЛУЕ-60 є використання для формування згустків ВЧ-гармати з a-магнітом і прискорювальної секції зі значним на той час темпом прискорення (20 МеВ/м). Це дало змогу отримати пучок з малим емітансом і великою яскравістю з енергією частинок до 60 МеВ і енергетичним розкидом менше ніж 2%.

Лінійний прискорювач ЛІК (Лазерний Інжекторний Комплекс, Рис.2) був розроблений для проведення експериментальних досліджень у галузі динаміки заряджених частинок, генерації короткохвильового випромінювання та збудження кільватерних полів у плазмі [2, 3] . Основними компонентами прискорювача є універсальна ВЧ-гармата [4] і прискорювальна структура з періодом, удвічі більшим, ніж у структурі з типом коливань 2p/3 [5]. Гармату можна використовувати як у режимі термоемісії, так і в режимі фотоемісії. Істотними особливостями прискорювальної структури є можливість прискорення значних імпульсних зарядів (граничний заряд становить 800 нК при СВЧ-потужності Р = 25 МВт) та високочастотне фокусування пучка [6]. Установка використовувалась для проведення експериментальних досліджень із фокусування пучка кільватерними полями в плазмі, генерації міліметрового випромінювання Сміта-Парселла та формування пучка в нових типах ВЧ-гармат [7].

Рис.2 Лінійний прискорювач ЛІК

КУТ є першим технологічним комплексом, який був повністю розроблений і виготовлений у НДК “Прискорювач” [8]. Передбачалося, що цей комплекс стане базовим при створенні стерилізаційних дільниць на промислових підприємствах. Пілотний варіант комплексу експлуатується в НДК “Прискорювач” з вересня 1993 року. КУТ включає лінійний електронний прискорювач із пристроями для сканування та виводу пучка, системами охолодження та керування. Прискорювач складається з прискорювальної секції та інжектора, який, у свою чергу, включає діодну електронну гармату, групувальник клістронного типу та прискорювальний резонатор. Система сканування та пристрій виводу пучка складається зі спеціальної магнітної системи та фольги з повітряним охолодженням. КУТ генерує електронний пучок з енергією частинок 8–10 МеВ і середньою потужністю до 10 кВт, що дає змогу реалізовувати радіаційні технології, включаючи стерилізацію медичних виробів.

Рис.3 Прис КУТ

КУТ-20 (КУТ-30) — комплекс для реалізації радіаційних технологій (Рис.4), в основному для виробництва медичних радіоізотопів [9]. Установка базується на потужному лінійному електронному прискорювачі. Прискорювач введено в експлуатацію у 2002 році. Він складався з двох прискорювальних секцій зі змінною геометрією та вдосконаленою інжекторною системою, яка була використана на прискорювачі КУТ. Фазова швидкість хвилі в прискорювальних структурах дорівнює швидкості світла. Довжина секцій становить 1.23 м, робочий тип коливань — 2p/3.

Комплекс має сканувальний пристрій, вивід пучка здійснюється через фольгу з повітряним охолодженням. Усі системи прискорювача керуються комп’ютерною системою. СВЧ-система складається з двох потужних підсилювальних клістронів з модуляторами та хвилеводною системою. Клістрон першої секції працює в режимі автогенератора. Частина потужності з виходу цього клістрона використовується для живлення групувальника і прискорювального резонатора, а також для збудження клістрона другої секції. КУТ-20 генерував електронний пучок з енергією частинок 20–30 МеВ і середньою потужністю до 15 кВт.

Рис.4 Прискорювач КУТ-30

У 2007 році КУТ-20 був модернізований (КУТ-30) шляхом встановлення третьої прискорювальної структури та використання третього клістрона. При цьому енергія електронного пучка збільшилася до 30-45 МеВ, а середня потужність – до 20 кВт.

Прискорювач ЕПОС був створений у 1996 році [10]. На його виході отримують електронний пучок з енергією частинок 20-30 МеВ і середньою потужністю до 15 кВт.

Прискорювач ЛУЕ-40 створювався як для проведення досліджень з фізики прискорення інтенсивних електронних потоків, так і для вивчення взаємодії прискорених частинок з речовиною [11] (Рис. 5). C з метою підвищення енергії електронів до 100 МеВ було проведено суттєву модернізацію цього прискорювача [12]. Наразі на його основі працює ядерно-фізичний комплекс для проведення експериментів у галузі ядерної фізики та відпрацювання радіаційних технологій. [13]. Створено і перебуває у стані налагодження прискорювач ЛУЕ-60М, який буде використовуватися як інжектор накопичувача “NЕSTOR” [14] (Рис. 6).



Рис.5 Прискорювач ЛУЕ-40

Рис.6 Прискорювач ЛУЕ-60М


Рис.7 Прискорювач ЛУЕ-10

Односекційний прискорювач ЛУЕ-10 почав працювати у 1987 році [15, 16] (Рис. 7). Він експлуатувався з одним клістроном КІУ-53 до середини 1993 року. У 1993 році було проведено модернізацію прискорювача з метою підвищення середньої потужності шляхом використання двох клістронів за схемою сумування СВЧ потужності від двох джерел.

Починаючи з 1994 року, прискорювач ЛУЕ-10М використовувався для проведення фундаментальних і прикладних досліджень у галузі радіаційних ушкоджень та радіаційних технологій. Одним із найважливіших досліджень, проведених останнім часом із використанням цього прискорювача, були імітуючі експерименти з проблем рідкосольових ядерних реакторів [17].

Список створених до 1991 року в ННЦ ХФТІ спільно з іншими підприємствами СРСР лінійних резонансних прискорювачів електронів наведено у Таблиці 1.


Таблиця 1

Список розроблених і створених з 1991 року в НДК «Прискорювач» лінійних резонансних прискорювачів електронів наведено у Таблиці 2.

Таблиця 2


[1]. Ю.И.Акчурин, В.И.Белоглазов, Е.З.Биллер и др. The accelerator LUE-60 as injector of the technological source of synchrotron radiation // Problems of Atomic Science and Technology – 1989, N5(5), p.3-10.

[2] Н.И.Айзацкий, А.Н.Довбня, В.А.Кушнир, В.В.Митроченко и др. Электронный резонансный сильноточный ускоритель для исследования коллективных методов ускорения // Физика плазмы - 1994, v.20, N7,8, с.671-673.

[3]. M.I.Ayzatsky, E.Z.Biller, A.N.Dovbnya et al. Operating performances and current status of the Laser Injector Complex facility (LIC) // Proc. of the 1996 EPAC - 1996, v.1, p.795-797.

[4]. N.I.Aizatsky, E.Z.Biller, , A.N.Dovbnya et al. Two-cell RF gun for a high-brightness linac // Proc. of the 1996 EPAC - 1996, v.2, p. 1553-1555.

[5]. Н.И.Айзацкий, Е.З.Биллер, А.Н.Довбня, В.А.Кушнир, В.В.Митроченко. Разработка ускоряющих секций для линейных ускорителей электронов // Problems of Atomic Science and Technology - 1999, N.1, p.80-83.

[6].  Н.И.Айзацкий, В.А.Кушнир, В.В.Митроченко, А.Н.Опанасенко. Фокусировка электронного пучка полем несинхронных пространственных гармоник в ускоряющей структуре на бегущей волне // Вестник Харьковского Национального Университета, №522, серия физическая "Ядра,частицы, поля" – 2001,выпуск 2 /14/, с.60-64.

[7]. I.V. Khodak, V.A. Kushnir, V.V. Mitrochenko, D.L. Stepin. Thermionic RF Gun with High-Temperature Metallic Cathode // // Problems of Atomic Science and Technology – 2001, N5(39), p.103-105.

[8]. Н.И.Айзацкий, А.Н.Довбня, Ю.И.Акчурин, В.И. Белоглазов и др. KYT-Industrial Technological Accelerator // Труды 14 совещания по ускорителям заряженных частиц - 1994, т.4, с.259-263.

[9]. K.I. Antipov, M.I. Ayzatsky, Yu.I. Akchurin et al. High-Power Electron Linac for Irradiation Applications // Proc. of the 2001 PAC - 2002, p.2805-2807

[10]. Yu.D.Tur. Linear Electron Accelerator for Isotopes Production // Proc.of the 2000 EPAC - 2000, p.2560-2562.

[11]. Грижко В.М., Гришаев И.А., Фурсов Г.Л. и др. Линейный ускоритель на средний ток 1 мА. // Атомная техника.-1979.-Т.46, -В.5.-С.336-340.

[12]. A. N. Dovbnya, M. I. Ayzatskiy, V.N. Boriskin, I.V. Khodak et al.Beam parameters of an S-band electron linac with beam energy of 30…100 MeV // Problems of Atomic Science and Technology - 2006, N.2, p.11-13

[13] Н.И. Айзацкий, В.И. Белоглазов, В.П. Божко и др. Ядерно-физический комплекс на основе линейного ускорителя электронов с энергией до 100 МэВ // Problems of Atomic Science and Technology - 2010, N.2, p.18-22.

[14] M. I. Ayzatskiy, V.A. Kushnir, V.V. Mytrochenko, S.A. Perezhogin. The electron injector for linac of the “NESTOR” storage ring // Problems of Atomic Science and Technology - 2006, N.2, p.94-96

[15]. V.I.Beloglazov et al. Industrial-Materials Science Accelerator Complex to Energies up to 10 MeV // Problems of Atomic Science and Technology - 1986, N1(36), p.89-91.

[16]. V.I.Beloglazov, A.I.Zykov, E.S.Zlunitsyn et al. An electron linac producing beam power up to 15 kW // Proc. of the 1996 EPAC - 1996, Vol.1, p.798-800.

[17]. A.N.Dovbnya, A.I.Zykov, Eh.S.Zlunitsyn, A.V.Torgovkin, B.I.Shramenko. Radiation Field Creation at the Electron Linac LUE-10 for Long-Term Tests Of Structural Materials under Molte-Salt Reactor Conditions // Problems of Atomic Science and Technology -2006, №2, (46), p.187-199.