Компактный циклотрон CV-28 и перспективы его использования
Описан проект многоцелевого исследовательского комплекса, создаваемого на основе циклотрона CV-28, переданного в 2006 году Юлихским научным центром (Юлих, Германия) ННЦ ХФТИ. Приведены конфигурация и параметры основных систем комплекса, характеристики ускоряемых ионных пучков и программы их использо...
Saved in:
| Published in: | Вопросы атомной науки и техники |
|---|---|
| Date: | 2008 |
| Main Authors: | , , , |
| Format: | Article |
| Language: | Russian |
| Published: |
Національний науковий центр «Харківський фізико-технічний інститут» НАН України
2008
|
| Subjects: | |
| Online Access: | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/111496 |
| Tags: |
Add Tag
No Tags, Be the first to tag this record!
|
| Journal Title: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Cite this: | Компактный циклотрон CV-28 и перспективы его использования / А.М. Егоров, А.Г. Лымарь, И.М. Неклюдов, Ю.Т. Петрусенко // Вопросы атомной науки и техники. — 2008. — № 5. — С. 12-15. — Бібліогр.: 5 назв. — рос. |
Institution
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| _version_ | 1860246049482866688 |
|---|---|
| author | Егоров, А.М. Лымарь, А.Г. Неклюдов, И.М. Петрусенко, Ю.Т. |
| author_facet | Егоров, А.М. Лымарь, А.Г. Неклюдов, И.М. Петрусенко, Ю.Т. |
| citation_txt | Компактный циклотрон CV-28 и перспективы его использования / А.М. Егоров, А.Г. Лымарь, И.М. Неклюдов, Ю.Т. Петрусенко // Вопросы атомной науки и техники. — 2008. — № 5. — С. 12-15. — Бібліогр.: 5 назв. — рос. |
| collection | DSpace DC |
| container_title | Вопросы атомной науки и техники |
| description | Описан проект многоцелевого исследовательского комплекса, создаваемого на основе циклотрона CV-28, переданного в 2006 году Юлихским научным центром (Юлих, Германия) ННЦ ХФТИ. Приведены конфигурация и параметры основных систем комплекса, характеристики ускоряемых ионных пучков и программы их использования для проведения исследований радиационной стойкости и физико-механических свойств конструкционных материалов активной зоны ядерных реакторов. Приведены также программы развития и использования технологий производства радионуклидов для медицинских целей.
Описано проект багатоцільового дослідницького комплексу, що створюється на основі циклотрону CV-28, що був передан у 2006 р. Юліхським науковим центром (Юліх, Німеччина) до ННЦ ХФТІ. Приведені конфігурація і параметри основних систем комплексу, характеристики прискорюваних іонних пучків і програми їх використання для проведення досліджень радіаційної стійкості і фізико-механічних властивостей конструкційних матеріалів активної зони ядерних реакторів. Приведені також програми для розвитку і використання технологій виробництва радіонуклідів для медичних цілей.
It was described the project of multi-functioning research complex being created on the basis of cyclotron CV-28, given by the scientific center of Julich, (Julich, Germany) NSC KPTI. It is given the configuration and parameters of the basic system of the complex, characteristics of beams accelerated as well as programs of their utilization for the purposes of carrying out of investigations of radiation resistance, physical and mechanical properties of construction materials of nuclear reactors' active regions, development and utilization of the technologies of production of radionuclides for medical purposes.
|
| first_indexed | 2025-12-07T18:36:33Z |
| format | Article |
| fulltext |
УДК 621.384.633
КОМПАКТНЫЙ ЦИКЛОТРОН CV-28 И ПЕРСПЕКТИВЫ
ЕГО ИСПОЛЬЗОВАНИЯ
А.М. Егоров, А.Г. Лымарь, И.М. Неклюдов, Ю.Т. Петрусенко
Национальный научный центр «Харьковский физико-технический институт»,
Харьков, Украина
Описан проект многоцелевого исследовательского комплекса, создаваемого на основе циклотрона CV-
28, переданного в 2006 году Юлихским научным центром (Юлих, Германия) ННЦ ХФТИ. Приведены кон-
фигурация и параметры основных систем комплекса, характеристики ускоряемых ионных пучков и про-
граммы их использования для проведения исследований радиационной стойкости и физико-механических
свойств конструкционных материалов активной зоны ядерных реакторов. Приведены также программы раз-
вития и использования технологий производства радионуклидов для медицинских целей.
ЦИКЛОТРОН CV-28
Компактный, изохронный циклотрон CV-28, по-
ставленный фирмой Cyclotron Corporation (США)
Юлихскому научному центру (Юлих, Германия),
позволяет в непрерывном режиме генерировать пуч-
ки легких ионов H+, 2H+, 3He++, He++с возможностью
регулировки их энергии на выходе в достаточно ши-
роких пределах [1].
Номинальные характеристики циклотрона CV-28
[2] приведены в Таблице.
Следует отметить, что приведенные выше досто-
инства данного циклотрона подкреплены тем, что
его перенастройка на получение ионов с другим зна-
чением энергии, либо на ускорение ионов другого
сорта может производиться не единожды за смену,
т.е. достаточно оперативно.
Характеристики циклотрона CV-28
Ускоряе-
мые
частицы
Энергии
ускорен-
ных частиц
(MэВ)
Ток на на-
ружной
мишени
(МкА)
Ток на вну-
тренней
мишени
(МкА)
H+ 2…24 40…60 200
2H+ 4…14 50…100 300
3He++ 6…36 5…50 135
He++ 8…28 6…40 90
Вид циклотрона CV-28 со стороны выхода уско-
ренного пучка приведен на Рис.1.
Рис.1. Вид циклотрона CV-28 со стороны выхода ускоренного пучка.
1 – Магнитопровод электромагнита; 2 – Верхний соленоид электромагнита;
3 – Камера ускорения ионов; 4 – Ионопровод выведенного ионного пучка;
5 – Система юстировки и электропитания источника ионов;
6 – Система контроля положения ускоряемого пучка; 7 – Блок управления внутренней мишенью;
8 – ВЧ-генератор
____________________________________________________________
PROBLEMS OF ATOMIC SCIENCE AND TECHNOLOGY. 2008. № 5.
Series: Nuclear Physics Investigations (50), p.12-15.
12
На Рис.2 схематически показаны элементы цик-
лотрона, расположенные внутри камеры ускорения.
Рис.2. Сечение циклотрона медианной плоскостью
Из Рис.2 видно, что инжекция ионов производит-
ся вблизи центра ускорительной камеры. Ускорение
ионов производится электрическими полями дуан-
тов, подключенных к ВЧ-генератору. Траектории
ускоряемых ионов – разворачивающиеся спирали
вблизи медианной плоскости.
Внутренние гармонические катушки позволяют
создать подстройкой распределения магнитного
поля вблизи инжектора оптимальные условия для
дальнейшего ускорения ионов. Наружные гармони-
ческие катушки позволяют уменьшить потери уско-
ренных ионов при выводе ускоренного пучка с по-
мощью дефлектора. Пробник пучка используется
при наладке для контроля положения ускоряемого
пучка на различных радиусах.
На Рис.2 показаны также фигурные радиальные
полюсные наконечники, позволяющие реализовать
аксиальную фокусировку и изохронное ускорение
ионов.
Ускоренный пучок может высаживаться на ми-
шень, располагаемую внутри камеры ускорения, (на
Рис.2 она не показана), а может, как это показано на
Рис.2, выводиться с помощью дефлектора и магнит-
ного канала за пределы камеры ускорения.
В нашем случае этот пучок с помощью ионопро-
вода и расположенных на нем ионно-оптических
элементов направляется на вход переключающего
электромагнита, показанного на Рис.3.
Рис.3. Переключающий электромагнит
Как видно из Рис.3, поступающий на вход
переключающего электромагнита ускоренный пучок
ионов подходящим значением магнитного поля мо-
жет быть направлен в один из выходных ионопрово-
дов и соответствующую мишень.
ЦИКЛОТРОН CV-28 В ННЦ ХФТИ
1. Конфигурация циклотронного комплекса.
На Рис.1 и Рис.3 приведены фотографии, сделан-
ные в Юлихском научном центре (Юлих, Германия).
В 2006 году все оборудование циклотронного
комплекса CV-28 за исключением систем вентиля-
ции и водоохлаждения было демонтировано, упако-
вано и к концу 2006 года перевезено в ННЦ ХФТИ.
С этого момента начались работы, имеющие сво-
ей целью ввод в действие циклотронного комплекса
CV-28 в ННЦ ХФТИ в помещениях, построенных
ранее.
На Рис.4 представлен план размещения оборудо-
вания ускорительного комплекса CV-28.
____________________________________________________________
PROBLEMS OF ATOMIC SCIENCE AND TECHNOLOGY. 2008. № 5.
Series: Nuclear Physics Investigations (50), p.12-15.
13
Рис.4.
Цифры в кружках - номера комнат: 1 – комната циклотрона и переключающего электромагнита; 2-4 – ком-
наты мишеней; 5,7 – комнаты физиков; 6 – комната оборудования приточной вентиляции; 8 – пультовая;
9 – комната системы водоохлаждения; 10 – комната источников стабилизированного электропитания.
Цифрами без кружков обозначены: 1 – циклотрон; 2 – ионопровод ускоренного пучка; 3 – переключающий
электромагнит; 4 -10 – мишени; 11 – система газоснабжения ионного источника; 12 – пульт управления;
13 – пульт управления системой вакуумной откачки; 14 – система автономного водоохлаждения;
15 – источники стабилизированного электропитания циклотронного комплекса
Изображенная на Рис.4 схема является результа-
том намерения повторить у нас схему расположения
циклотронного комплекса Юлихского научного цен-
тра насколько это возможно в условиях уже суще-
ствующих помещений. Практически повторена гео-
метрия комнаты циклотрона и переключающего
электромагнита, так же как и в Юлихе, две мишени
расположены в комнате циклотрона и пять в трех
комнатах мишеней. Повторены конструкции защит-
ных стен и дверей.
Основные строительные работы состоят в созда-
нии защитных бетонных стен и дверей толщиной
1,8 м для комнат 1-4 и потолка толщиной 1,8 м для
комнаты 4, а также фундамента для циклотрона и
переключающего электромагнита.
Заново проектируются вентиляция помещений,
система водоохлаждения и система электропитания
циклотрона трехфазным напряжением 480 В, мощ-
ностью 300 кВт.
2. Направления использования ускоренных пуч-
ков.
2.1. Исследование изменения механических
свойств материалов под влиянием бомбардировки
легкими ионами.
Циклотрон является очень полезным инструмен-
том для изучения большого разнообразия эффектов
радиационных повреждений путем их моделирова-
ния с помощью легких ионов.
К настоящему времени сотрудниками Юлихско-
го исследовательского центра отработаны методики,
которые позволяют моделировать изменения меха-
нических свойств материалов атомных реакторов
под действием нейтронов бомбардировкой легкими
ионами, которые генерируются циклотроном CV-28
[3]. Ими же отработаны методики работы с миниа-
тюрными образцами и выданы рекомендации по
проведению механических испытаний миниатюр-
ных облученных образцов [4,5].
Также предложен метод моделирования измене-
ния механических свойств spallation мишеней введе-
нием в них гелия прямой имплантацией. Результаты
таких исследований важны для реализации безопас-
ной ядерной энергетики будущего.
Исследования радиационных повреждений
конструкционных материалов являются одним из
основных направлений будущего использования
циклотрона CV 28 в ННЦ ХФТИ.
2.2. Применения в медицинских целях.
____________________________________________________________
PROBLEMS OF ATOMIC SCIENCE AND TECHNOLOGY. 2008. № 1.
Series: Nuclear Physics Investigations (47), p.
14
Для медицинских целей (диагностика, терапия) с
помощью циклотронов производятся более 50 ра-
диоизотопов, есть обширная литература по их при-
готовлению и применению. В частности, для целей
диагностики в настоящее время в мире широко ис-
пользуется протонно-эмиссионная томография
(ПЭТ), ультракороткоживущие изотопы для которой
производятся на циклотронах, параметры которых
близки параметрам CV-28. Стоимость ПЭТ центра
составляет примерно 5 млн. долларов. При наличии
циклотрона стоимость ПЭТ центра снижается вдвое.
Поэтому целесообразно создать при ННЦ ХФТИ
первый в Украине центр ПЭТ-диагностики.
Один из семи пучковых каналов, а именно канал
№10 на Рис.4, предполагается использовать как ис-
точник быстрых нейтронов. Этот канал возможно
применить для целей терапии опухолей, мало чув-
ствительных для фотонных излучений (30% боль-
ных раковыми заболеваниями). При облучении бы-
стрыми нейтронами излечивается 80% больных про-
тив 24% при фотонной терапии.
2.3. Активационный анализ.
Такой анализ важное и полезное применение
циклотронов. С этой техникой досягаемый хороший
уровень детекции для многих элементов. Более того,
она помогает детектировать те элементы, которые
не могут быть определены обычно используемым
активационным анализом с помощью тепловых ней-
тронов, которые получаются в реакторах. Это такие
легкие элементы, как AL, Si, Ti, Cd, Te, Pb, Bi, и т.п.
ЛИТЕРАТУРА
1. J. Hemmerich, R. Hölzle, W. Kogler. The Jülich
compact cyclotron - a multi - purpose irradiation fa-
cility // Kerntechnik 19. Jahrgang (1977) №2.
2. J.R. Majorino, V. Sciani, S. Anefalos. The utiliza-
tion of a Cyclotron CV-28 in basic and applied nu-
clear research…//Braz. J. Phys. v.34 no.3a São
Paulo Sept. 2004.
3. H. Ulmaier. The simulation of neutron-indused me-
chanical property changes by light ion bombard-
ment // Invited review for Trans. Ind. Inst. Metals
34, 324 (1981) and J. Nucl. Mater. 108 & 109, 426
(1982).
4. P. Jung and H. Ulmaier. Miniaturized specimens
for testing of irradiated materials // Proc. IEA – In-
ternat. Symposium, Jülich Sept. 22-23 (1994), KFA
– Report, Jülich (Jan 1995).
5. P. Jung, A. Hishinuma, G.E. Lucas and H. Ulmaier.
Recommendations for miniaturized techniques for
mechanical testing of fusion materials // J. Nucl.
Mater. 1996, 232, 186.
Статья поступила в редакцию 18.10.2007 г.
COMPACT CYCLOTRON CV-28 AND PROSPECTS ITS USAGE
A.M. Yegorov, А.G. Lymar , I.М. Nekludov, Yu.T. Petrusenko
It was described the project of multi-functioning research complex being created on the basis of cyclotron CV-
28, given by the scientific center of Julich, (Julich, Germany) NSC KPTI. It is given the configuration and parame-
ters of the basic system of the complex, characteristics of beams accelerated as well as programs of their utilization
for the purposes of carrying out of investigations of radiation resistance, physical and mechanical properties of con-
struction materials of nuclear reactors' active regions, development and utilization of the technologies of production
of radionuclides for medical purposes.
КОМПАКТНИЙ ЦИКЛОТРОН CV-28 І ПЕРСПЕКТИВИ ЙОГО ВИКОРИСТАННЯ
О.М. Єгоров, А.Г. Лимар, І.М. Неклюдов, Ю.Т. Петрусенко
Описано проект багатоцільового дослідницького комплексу, що створюється на основі циклотрону CV-
28, що був передан у 2006 р. Юліхським науковим центром (Юліх, Німеччина) до ННЦ ХФТІ. Приведені
конфігурація і параметри основних систем комплексу, характеристики прискорюваних іонних пучків і
програми їх використання для проведення досліджень радіаційної стійкості і фізико-механічних
властивостей конструкційних матеріалів активної зони ядерних реакторів. Приведені також програми для
розвитку і використання технологій виробництва радіонуклідів для медичних цілей.
____________________________________________________________
PROBLEMS OF ATOMIC SCIENCE AND TECHNOLOGY. 2008. № 5.
Series: Nuclear Physics Investigations (50), p.12-15.
15
|
| id | nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-111496 |
| institution | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| issn | 1562-6016 |
| language | Russian |
| last_indexed | 2025-12-07T18:36:33Z |
| publishDate | 2008 |
| publisher | Національний науковий центр «Харківський фізико-технічний інститут» НАН України |
| record_format | dspace |
| spelling | Егоров, А.М. Лымарь, А.Г. Неклюдов, И.М. Петрусенко, Ю.Т. 2017-01-10T13:30:42Z 2017-01-10T13:30:42Z 2008 Компактный циклотрон CV-28 и перспективы его использования / А.М. Егоров, А.Г. Лымарь, И.М. Неклюдов, Ю.Т. Петрусенко // Вопросы атомной науки и техники. — 2008. — № 5. — С. 12-15. — Бібліогр.: 5 назв. — рос. 1562-6016 https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/111496 621.384.633 Описан проект многоцелевого исследовательского комплекса, создаваемого на основе циклотрона CV-28, переданного в 2006 году Юлихским научным центром (Юлих, Германия) ННЦ ХФТИ. Приведены конфигурация и параметры основных систем комплекса, характеристики ускоряемых ионных пучков и программы их использования для проведения исследований радиационной стойкости и физико-механических свойств конструкционных материалов активной зоны ядерных реакторов. Приведены также программы развития и использования технологий производства радионуклидов для медицинских целей. Описано проект багатоцільового дослідницького комплексу, що створюється на основі циклотрону CV-28, що був передан у 2006 р. Юліхським науковим центром (Юліх, Німеччина) до ННЦ ХФТІ. Приведені конфігурація і параметри основних систем комплексу, характеристики прискорюваних іонних пучків і програми їх використання для проведення досліджень радіаційної стійкості і фізико-механічних властивостей конструкційних матеріалів активної зони ядерних реакторів. Приведені також програми для розвитку і використання технологій виробництва радіонуклідів для медичних цілей. It was described the project of multi-functioning research complex being created on the basis of cyclotron CV-28, given by the scientific center of Julich, (Julich, Germany) NSC KPTI. It is given the configuration and parameters of the basic system of the complex, characteristics of beams accelerated as well as programs of their utilization for the purposes of carrying out of investigations of radiation resistance, physical and mechanical properties of construction materials of nuclear reactors' active regions, development and utilization of the technologies of production of radionuclides for medical purposes. ru Національний науковий центр «Харківський фізико-технічний інститут» НАН України Вопросы атомной науки и техники Физика и техника ускорителей Компактный циклотрон CV-28 и перспективы его использования Компактний циклотрон CV-28 і перспективи його використання Compact cyclotron CV-28 and prospects its usage Article published earlier |
| spellingShingle | Компактный циклотрон CV-28 и перспективы его использования Егоров, А.М. Лымарь, А.Г. Неклюдов, И.М. Петрусенко, Ю.Т. Физика и техника ускорителей |
| title | Компактный циклотрон CV-28 и перспективы его использования |
| title_alt | Компактний циклотрон CV-28 і перспективи його використання Compact cyclotron CV-28 and prospects its usage |
| title_full | Компактный циклотрон CV-28 и перспективы его использования |
| title_fullStr | Компактный циклотрон CV-28 и перспективы его использования |
| title_full_unstemmed | Компактный циклотрон CV-28 и перспективы его использования |
| title_short | Компактный циклотрон CV-28 и перспективы его использования |
| title_sort | компактный циклотрон cv-28 и перспективы его использования |
| topic | Физика и техника ускорителей |
| topic_facet | Физика и техника ускорителей |
| url | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/111496 |
| work_keys_str_mv | AT egorovam kompaktnyiciklotroncv28iperspektivyegoispolʹzovaniâ AT lymarʹag kompaktnyiciklotroncv28iperspektivyegoispolʹzovaniâ AT neklûdovim kompaktnyiciklotroncv28iperspektivyegoispolʹzovaniâ AT petrusenkoût kompaktnyiciklotroncv28iperspektivyegoispolʹzovaniâ AT egorovam kompaktniiciklotroncv28íperspektiviiogovikoristannâ AT lymarʹag kompaktniiciklotroncv28íperspektiviiogovikoristannâ AT neklûdovim kompaktniiciklotroncv28íperspektiviiogovikoristannâ AT petrusenkoût kompaktniiciklotroncv28íperspektiviiogovikoristannâ AT egorovam compactcyclotroncv28andprospectsitsusage AT lymarʹag compactcyclotroncv28andprospectsitsusage AT neklûdovim compactcyclotroncv28andprospectsitsusage AT petrusenkoût compactcyclotroncv28andprospectsitsusage |