Сверхпроводящие ускорители

Главная трудность, которая возникает при попытках создать магниты для сверхпроводящих ускорителей, за­ключается в жестких допусках на качество магнитного ноля. Мы уже говорили об этом в пункте 5.7, рассматри­вая проблему резонансов. Магнитное поле в ускорителях в пределах вакуумной камеры должно быть постоянным (или следовать заданному закону) с точностью хотя бы 1 : 1000. В накопительных кольцах эти требования оказы­ваются еще существенно жестче. Такая точность нужна не только в пределах одного магнитного блока — различ­ные блоки должны быть идентичны с той же точностью. В блоках с железным ярмом эта задача сводится, в конце концов, к точности, с которой должны быть обработаны полюса электромагнитов, поскольку расположение обмот­ки на величине и конфигурации магнитного поля сказы­вается сравнительно слабо. В сверхпроводящих магнитах сила и качество поля определяются расположением сверх­проводящих нитей, образующих обмотку.

Две причины затрудняют изготовление идентичных обмоток. Первая из них заключается в том, что на сверх­проводники в магнитном поле действуют колоссальные силы: порядка тонны (~104 Н) на сантиметр длины. Обмотка должна быть закреплена столь жестко, чтобы эти силы не сдвинули проводники. Вторая причина заклю- чается в сокращении размеров твердых тел при переходе от комнатных к гелиевым температурам. Это сокращение оказывается неожиданно большим: магнитный блок длиной 6 м после охлаждения укорачивается на 2 см.

Сверхпроводящие обмотки магнитов, работающих в пе­ременном магнитном поле, изготовляются из кабеля, со­держащего тончайшие (с диаметром несколько микромет­ров) сверхпроводящие жилы, зажатые в медной матрице. Даже при такой конструкции магнитное поле нельзя менять слишком быстро. В разрабатываемых сейчас про­ектах предполагается иметь не более 1 цикла в минуту.

В настоящее время разрабатываются три проекта сверхпроводящих ускорителей. Протонные накопительные кольца «Изабелла» должны были уже вступить в строй. Однако с изготовлением сверхпроводящих магнитных бло­ков па «Изабелле» снова возникли трудности. Вот уже который год па всех международных ускорительных кон­ференциях мы слышали, что все затруднения, наконец, остались позади. Но на каждой следующей конференции мы снова об этом слышим. Лабораторные образцы ведут себя хорошо, но при попытке организовать промышленное производство магнитов не удается выдержать допуска.

В лаборатории им. Ферми в США полным ходом идут работы по установке сверхпроводящего ускорителя в том же кольцевом туннеле, в котором размещен действующих! ускоритель на 500 ГэВ. Сверхпроводящее кольцо будет содержать около 1000 сверхпроводящих магнитов. Гелие­вый завод будет вырабатывать 4000 литров жидкого гелия в час.

Страница 1 of 212