5.1.3. Разработка имитаторов космоса - Ашкинази Л.А.

Разработка имитаторов космоса вызвала в свое время освоение криогенной откачки, а создание вакуумных систем мощных ускорителей вызвало исследования стимулированного газовыделения, создание вакуумной арматуры (кранов, затво­ров, управляемых дистанционно), проведение работ по надеж­ности насосов, применяемых в ускорителях, и многое другое. Дистанционное управление потребовалось из-за высокого уровня радиации вблизи ускорителя, а вопрос о надежности вышел на первый план, когда количество насосов в ускори­теле стало измеряться сотнями. А почему их требуется так много?

Камера ускорителя, в которой живет, ускоряется и тормо­зится, излучает и взаимодействует пучок частиц, длинная и узкая. Газ выделяется по всей ее длине, а откачивается только там, где подсоединены насосы. Ставить насосы вдоль всей камеры вплотную друг к другу невозможно (слишком дорого получится), а если ставить редко, то между насосами вакуум будет хуже. Это та же проблема, что при откачке электронных приборов через узкий и длинный штенгель, только масштабы другие. И другие пути решения возникшей проблемы. Для ускорителей основных таких путей известно два.

Первый — проложить рядом с камерой трубу большого сечения («высоковакуумный коллектор»), откачивать ее редко расположенными насосами (перепад давления в коллекторе мал,

так как его сечение велико), а с камерой пучка коллектор соединить часто расположенными трубками (рис. 50 слева).

Второй путь — любым способом распределить насос по всей камере пучка (рис. 50 справа). «Распределенный насос» может быть реализован как криогенный (вся камера охлаждается и сорбирует) или как магниторазрядный — в этом случае можно использовать для работы насосов собственное магнитное поле ускорителя (поле, которое действует на заряженную частицу силой Лоренца и заставляет ее двигаться по кругу). Попутно решается еще одна проблема: поскольку насосы не имеют своих магнитов, можно не опасаться влияния их поля на пучок. Вакуумные системы крупных ускорителей содержат тысячи уплотнений и вводов, сотни насосов, вентилей, вакуумметров и у правляются, конечно, с помощью ЭВМ.

Встречается в ускорителях и неустойчивость. При прохож­дении пучка протонов через недостаточно хороший вакуум образуются ионы, которые отталкиваются от пучка электро­статическими силами, бомбардируют стенку, вызывают стиму­лированное газовыделение, и вакуум ухудшается. При ухудше­нии вакуума количество образующихся ионов увеличивается и т. д. При определенном значении тока пучка давление остаточного газа резко (лавинно) нарастает и пучок разру­шается.