Читать «Юный техник, 1956 № 04» онлайн - страница 8

Водородные ядра с энергией в миллиарды электрон-вольт — такова продукция современных ускорителей. Подобно большому заводу, такой ускоритель состоит из многих «цехов» (см. цветную вкладку).

Самая тяжелая, громоздкая часть установки — это кольцевой электромагнит, который можно было бы назвать «цехом магнитного поля». Здесь создаются те незримые магнитные стены, которые ограждают кольцевой путь заряженных частиц.

Магнитный поток в сердечнике электромагнита (1) не постоянен. Магнитный поток нарастает в каждый рабочий цикл от нуля до максимума, а затем снова падает до нуля. Если бы сердечник был изготовлен в виде стального массива, то пульсирующий магнитный поток возбуждал бы в этом массиве вредные вихревые токи. Для ослабления вихревых токов сердечник составлен из отдельных пластин мягкой стали, изолированных одна от другой.

На рисунке представлен ускоритель, у которого магнит состоит из четырех квадрантов. В одном из промежутков между квадрантами расположена система ввода ускоряемых частиц (10).

В другом промежутке производится вывод готовой продукции — ускоренных частиц. В третьем показан ускоряющий высокочастотный контур (11). Обмотка электромагнита обозначена цифрой «2».

«Цех питания». Энергия в обмотки электромагнита подается от силовой установки, показанной в верхнем правом углу схемы.

В быстро вращающихся роторах генераторов переменного тока накапливается кинетическая энергия. За счет энергии роторов питается электромагнитное поле в течение периода ускорения.

Ток от генераторов подается к электрическим вентилям — игнитронам (3). На рисунке показана одна группа из 6 вентилей. В установке может быть несколько таких групп. В начале каждого рабочего цикла вентили работают как выпрямители — превращают переменный ток генераторов в постоянный ток, который затем посылают в обмотку (2) кольцевого электромагнита (1).

Обмотка электромагнита обладает большой самоиндукцией — электрической инерцией. Поэтому в начале рабочего цикла, в первые моменты ускорения частиц, ток, идущий через обмотку электромагнита, невелик. К концу периода ускорения ток через обмотку достигает максимального значения. В этот момент производится переключение схемы управления вентилями (3). Изменяется направление потока энергии, энергия перекачивается из электромагнита обратно в генераторы переменного тока. Ток в обмотке электромагнита падает, а скорость вращения роторов генераторов нарастает. В этот период времени они работают как двигатели.

Затем несколько секунд дается на отдых, после чего начинается следующий рабочий цикл. Вновь нарастает магнитное поле. Начинается ускорение новой порции протонов.

Ускорительная камера (6) имеет форму огромной баранки прямоугольного сечения. Для нормальной работы ускорителя в камере должно поддерживаться высокое разрежение — высокий вакуум: давление газов в камере не должно превышать миллиардной доли от атмосферного давления.