Ізохронний циклотрон У-240

19 березня 1976 р. в ІЯД було введено в дію перший в СРСР ізо­хронний циклотрон У-240, призначений для проведення фундаментальних і прикладних досліджень у галузі ядерної фізики. Роботи по його запуску очолював д.т.н. Олександр Федорович Ліньов. На той час циклотрон У-240 не мав аналогів у Європі. Перші фізичні експерименти було проведено в лютому 1978 р. на прискореному до 50 МеВ пучку протонів.
Ізохронний циклотрон У-240 є унікальною ядерно-фізичною установкою, на якій проводяться наукові і прикладні ядерно-фізичні дослідження з використанням прискорених пучків заряджених частинок широкого спектра мас від протонів до важких іонів. Параметри прискорювача дозволяють отримувати пучки протонів з плавним регулюванням їхньої енергії в межах від 8 до 80 МеВ, пучки дейтронів з енергією 15 - 70 МеВ, а також прискорювати важкі іони до енергії І40•Z2/А МеВ, де Z - зарядність іона, А - атомна маса іона. Відносна енергетична роздільна здатність пучків dЕ/Е 10-2 - 10-3, а при використанні монохроматора, що сам по собі є унікальною складною установкою, енергетична роздільна здатність досягає 10-4. За сукупністю своїх параметрів – енергія частинок, струм пучка (кількість частинок у пучку), енергетична роздільна здатність, набір іонів, що можуть прискорюватися, – ізохронний циклотрон У-240 і сьогодні залишається унікальною установкою, яка дає можливість проводити ядерно-фізичні експерименти на світовому рівні.

Ізохронний циклотрон У-240 є прискорювачем циклічного типу. Характерною особливістю цього типу прискорювачів є наявність спеціального просторово-змінного магнітного поля. Таке поле створюється за допомогою основного магніту (цей магніт для У-240 виготовлений за допомогою відомої фірми «Тесла») і стаціонарно встановленими секторними накладками спеціальної форми та активними магнітними елементами, так званими концентричними та гармонічними обмотками (параметри живлення обмоток вибираються індивідуально для кожного режиму роботи прискорювача). Створене магнітне поле має таку залежність від радіуса, що дозволяє утримувати частинку на потрібних орбітах прискорення, хоча маса частинки змінюється в процесі прискорювання через релятивістські ефекти.
Після запуску постійно проводилась модернізація різних вузлів прискорювача з використанням сучасної елементної бази. Також, з розвитком комп’ютерної техніки, вводилися елементи автоматизованого керування роботою прискорювача, відпрацьовувалися нові режими.
Будівля, в якій розміщено прискорювач, має робочу площу 12 000 м2 і об’єм 120 000 м3. У головному приміщенні, так званому магнітному залі, розміщується власне прискорювач, загальна маса якого близько 1000 т. Є шість експериментальних боксів, куди може транспортуватися пучок за допомогою активних магнітних елементів по вакуумних іонопроводах. У кожному з цих залів розміщені дві-три

Експериментальна установка для досліджень ядерних реакцій

експериментальні установки для дослідження фундаментальних чи прикладних ядерно-фізичних проблем. Біологічний захист від радіоактивного випромінювання забезпечують стіни з важкого бетону товщиною 4,5 м навколо кожного експериментального боксу та магнітного залу. Дозиметричний контроль на прискорювачі та в експериментальних залах централізований з дублюванням.
На прискорювачі У-240 був виконаний значний обсяг експериментальних робіт з різних напрямків фундаментальної ядерної фізики. У першу чергу це дослідження ядерних реакцій і механізмів проходження їх при середніх та низьких енергіях за участю поляризованих і неполяризованих частинок та дослідження природи утворення й характеристик ядерних станів атомних ядер, у тому числі короткоживучих ядер та ізомерів. Також досліджувалися задачі, пов’язані з проблеми нуклон-нуклонної і ядерної взаємодії, вивчалися процеси поділу атомних ядер та ін. Значна частина дисертаційних робіт виконана на основі експериментального матеріалу, отриманого на ізохронному циклотроні У-240. На циклотроні У-240 проводилися спільні експерименти з науковцями з багатьох інститутів близького зарубіжжя та країн Європи.
За час експлуатації циклотрона виконувалися дослідження по прикладних темах. Серед найважливіших з них: імплантація важких іонів у напівпровідникові матеріали для створення напівпровідників із заданими властивостями; опромінення різних зразків для моделювання радіаційних навантажень, які можуть отримувати космічні об’єкти

Технологічна установка для напрацювання радіонукліда 82Sr на циклотроні У-240

в радіаційних поясах Землі; дослідження радіаційної стійкості надпровідних матеріалів та різноманітних виробів електронної промисловості; дослідження на радіаційну стійкість перспективних матеріалів для будівництва реакторів на швидких нейтронах. Виконано великий обсяг робіт по променевій терапії в протонних та нейтронних полях опромінення на лабораторних тваринах та фантомах, що імітують людину.
На ізохронному циклотроні багато напрацьовано по отриманню стратегічно важливих радіофармпреператів на основі гамма-генераторів 123І, 201Tl, 82Sr. Роботи були доведені до промислового виробництва
фармпрепаратів та були отримані тимчасові фармакопейні статті. Завершено лабораторне тестування на лабораторних тваринах радіофарм­препарату на основі 67Ga. На жаль, зараз ці роботи зупинено, тому що не вистачає фінансування для експлуатації циклотрона У?240, а в той же час Україна замовляє радіофармпрепарати за кордоном.
Перспективним на сьогодні є проведення експериментальних досліджень густини матерії в ядрах шляхом вивчення процесів розвалу складних частинок ядрами та повних перерізів реакцій при їхній взаємодії, а також експерименти по дослідженню взаємодії в кінцевому стані пари нейтрон-протон у тричастинкових реакціях з метою вивчення ефектів порушення закону збереження за ізотонічним спіном у таких реакціях.