«ЧРЕВО» ИЯФа
7 февраля корреспондент «НВС» оказался
в гуще молодых и, несомненно, талантливых ребят из ФМШ НГУ, в
числе экскурсантов на дне открытых дверей в Институте ядерной
физики СО РАН. Экскурсии проводились в рамках мероприятий,
посвященных Дню российской науки.
Дмитрий Федорцев,
«НВС»
7-го была суббота, и потому все этажи, уровни, бесчисленные
переходы, лаборатории и цеха гигантского института встретили нас
необычными полумраком, тишиной, и почти безлюдьем. Последние два
фактора нарушали лишь звонкие юные голоса и шаги фэмэшат, гулким
эхом разлетающиеся по коридорам «бездонного чрева» ИЯФа. Нашими
проводниками в этом полном загадок царстве были молодые
сотрудники института, которым и поручили проведение дня открытых
дверей. Что вполне естественно, для «сокращения возрастной
дистанции» и ergo — неформального общения с юными экскурсантами.
Тем не менее, очень скоро становится ясно, что невзирая на
молодость наших гидов, все они — вполне сложившиеся специалисты,
отлично знающие свое дело.
Экскурсию предваряет краткая лекция в актовом зале института. Младший
научный сотрудник ИЯФ Елена Кремянская рассказывает о самом
институте, его истории, емко и исчерпывающе поясняя суть работ по
трем основным направлениям — физике элементарных частиц, физике
ускорителей и физике плазмы.
— Нас довольно часто спрашивают, — говорит Елена, — а чем вы,
собственно, тут занимаетесь, и какой в этом практический смысл?
Можно привести примеры из истории — хотя бы об открытии
радиоактивности в конце XIX века… Широко известно, что многие
открытия и изобретения прошлого поначалу не сулили никакой
видимой пользы. Однако, будущее распорядилось ими по-своему.
Наверное, это и есть ответ на данный вопрос.
После вводной лекции поток экскурсантов делится на группы,
которые в сопровождении ученых отправляются на экскурсии по
уникальным комплексам института, таким как ВЭПП-4, ГОЛ-3 и другим
объектам. Замечу, что кроме фэмэшат, в этот день институт
посетили и старшеклассники из нескольких общеобразовательных школ
Академгородка и его окрестностей.
… По длиннющему, почти как главный проспект Академгородка,
подземному коридору мы прошли в пультовое помещение комплекса
ВЭПП-4 (ускорителя на встречных электрон-позитронных пучках),
несколько напоминающее обилием установленных здесь приборов и
дисплеев рубку фантастического звездолета. Впрочем, в некотором
роде, это и есть «рубка управления» — отсюда ведется контроль за
работой всех узлов сложнейшей системы ускорителя.
Кто-то из ребят-экскурсантов замечает, что среди установленной
здесь аппаратуры, наряду с самой современной, есть и совсем
«древние» экземпляры.
— Конечно, — соглашается Евгений Балдин, один из наших
экскурсоводов, — просто, пока система работает, мы ее не
демонтируем. Разве что, если потребуется что-то новое…
Допустим, нужно убедиться не только в том, что пучок есть, но
требуется еще и определить его параметры, то естественно,
приходится устанавливать новую, более совершенную аппаратуру. От
того у нас тут такой «симбиоз времен».
— А сам пучок приходится постоянно разгонять? Он ведь должен
терять энергию?
— Да, энергию на него мы должны постоянно «подкачивать».
— Пучок электронный или позитронный?
— В данном случае, электронный, но разгоняют их одинаково, хотя
в одном ускорителе они ходят по немножко разным кольцевым путям.
Но в нужном месте они сводятся «лоб в лоб»… Вот такая
установка-инструмент для исследования элементарных частиц.
Единственный в наше время способ понять — из чего состоит
вещество. Других методов пока не существует.
По бесконечным коридорам и крутым лестницам наша группа
направляется к установке ГОЛ-3. Как выражаются наши провожатые,
«идем на плазму». Да, путь неблизкий — через бесчисленные
повороты и ответвления, ведущие в манящий полумрак, куда так и
тянет заглянуть… Но, к счастью, я вовремя вспоминаю
предупреждение из вводной лекции Лены Кремянской: «Ради Бога, не
вздумайте просто свернуть в сторону и заблудиться — иначе, не
исключено, что сегодня вас не найдут! Прецеденты бывали»… Это
естественно — на территории ИЯФа более 40 зданий, где работают
около трех тысяч человек.
По дороге ребята буквально закидывают вопросами нашего проводника
Сергея Карпова:
— Есть ли уже какое-то практическое применение плазмы?
— Нет, промышленно плазма еще нигде не используется. Основная
идея исследований плазмы состоит в том, чтобы добиться
управляемой реакции термоядерного синтеза. Проще говоря, нужно
извлечь из плазмы больше энергии, чем в нее «вкачивается». Если
это получится — думаю, не будет преувеличением сказать, что
решатся все энергетические проблемы нашей цивилизации.
— А вообще термоядерная реакция где-то в природе существует?
— Ну, разумеется! Почему, вы думаете, горят звезды, в том числе
наше Солнце, которое и дает всем нам жизнь? Вся проблема в
сущности сводится к тому, чтобы плазму погорячее нагреть и
подольше удержать.
— Это как на установках ТОКАМАК?
— В частности, да. Сейчас по этому поводу открыт мировой проект
ИТЭР, на общую сумму примерно 10 миллиардов долларов. Планируется
построить установку вроде ТОКАМАКа, но со сверхпроводящими
магнитами для получения большего магнитного поля. Эти магниты уже
частично сделаны и испытаны. Но пока еще не определено конкретное
место, где все это будет строиться, и кто и как все это будет
финансировать. Россия, кстати, тоже участвует в этом проекте. В
общем, пока это — дело будущего.
— Далекого?
— Да не очень — систематические работы планируется начать в
2014 году.
— Ого! Совсем скоро! Всего через десять лет…
— Между прочим, ИЯФ в этом смысле, уникальный институт, -
продолжает Сергей, — в том смысле, что ни один институт, как
правило, сам по себе не способен поддерживать такое направление.
У нас же умудряются на должном уровне поддерживать и физику
высоких энергий, и ускорители, и заниматься плазмой. Хотя
непосредственно к созданию термоядерного реактора мы не
стремимся. Это слишком масштабная и грандиозная задача.
…Итак — мы в лаборатории плазмы, где расположена установка
ГОЛ-3. Хотя, назвать это помещение, больше напоминающее
самолетный ангар, лабораторией, как-то не поворачивается язык.
Наш очередной гид Максим Иванцивский в качестве вступления к теме
рассказывает о двух типах плазменных установок — замкнутом и
открытом.
— Чем они отличаются? — спрашивает кто-то из фэмэшат.
— Замкнутые установки типа ТОКАМАК, представляют собой эдакий
«бублик», в котором плазма движется по кругу. Тогда как наша
установка ГОЛ-3 представляет собой прямолинейную систему. Разница
в том, что в этой системе магнитное поле имеет самую простую
форму, что легко реализуется на практике.
— Что означает название ГОЛ-3?
— Это аббревиатура от «гофрированной открытой ловушки». Она
состоит из двух частей: ускорителя и самой «трубы», где
непосредственно находится плазма. Непосредственно плазменная
часть установки — это 12-ти метровая труба из нержавеющей стали,
диаметром 10 см. Видите, наверху установки некие «грибы»? Так
вот, внутри такого «гриба» находится небольшой конденсатор,
накапливающий энергию для ускорителя. Затем это напряжение
подается на катод, с которого инжектируются электроны холодной
эмиссии. По всей длине трубы расположены катушки, создающие
магнитное поле, которое и удерживает плазму. Потому плазменный
«шнур» и называется гофрированным.
Перед тем как пучок электронов инжектируется в эту трубу, она
заполняется газом. В данном случае дейтерием. Далее этот газ
доводится электрическим разрядом до состояния предварительной
плазмы. Она достаточно холодная — всего лишь около 20 тысяч
градусов. И уже дальше инжектируется пучок электронов,
разогревающий ее за 2-5 миллисекунд до 20-30 миллионов
градусов. С этой плазмой мы уже непосредственно работаем. Она
имеет плотность порядка 10 в 15-ой степени частиц на
кубосантиметр и удерживается примерно 500 микросекунд.
— А сколько нужно держать плазму, чтобы термоядерный реактор
действительно заработал?
— Это во многом зависит от типа и параметров установки, но речь
идет не о микро- и миллисекундах, а о десятых долях секунды.
…Конечно, показать весь ИЯФ и рассказать обо всем, что в нем
сегодня происходит, за экскурсию в пару часов на газетной
странице невозможно — настолько грандиозен этот институт.
Однако, интерес к ИЯФу с годами лишь растет.
В данном случае, мне вспоминаются впечатления Николая Диканского
о первых фэмэшатах 60-х годов: «Простые, зачаcтую сельские одежды,
открытые, симпатичные лица и „горящие“ глаза…» Да, 7 февраля
2004 года так оно и было! Разве что, за исключением одежд. Но эти
«горящие» ребячьи глаза я сегодня увидел глазами собственными.
Под занавес экскурсии по ИЯФу суть всех вопросов юных
экскурсантов, в общем, сводилась к общему «знаменателю» — что
нужно, кем нужно быть, и куда пойти учиться, чтобы здесь
работать?..
И, конечно, огромное спасибо всем, кто организовал проведение Дня
науки в ИЯФе: Совету молодых ученых, во главе с его
председателем Константином Лотовым, и персонально, всем нашим
экскурсоводам, молодым научным сотрудникам ИЯФа — Елене
Кремянской, Сергею Карпову, Евгению Балдину, Андрею Шошину и
Максиму Иванцивскому.
Фото Владимира Новикова.
стр. 8
|
