Визуализируется длинный подземный туннель протвинского синхротрона У-70 (крупнейшего ускорителя в СССР на тот момент), внутри которого по вакуумным каналам на огромной скорости перемещаются элементарные частицы. В симуляции наглядно показано, как узкий пучок протонов, разогнанный практически до скорости света, проходит сквозь ткани головы человека (траектория Бугорского: вошел через затылок, пронзил мозг, левое среднее ухо и вышел в районе носа).
Видеоролик подробно разбирает, почему ученый выжил вопреки законам физики (поскольку луч был тонким и сфокусированным, он нанес точечный удар и не вызвал лучевую болезнь всего организма), а также какие травмы он получил (паралич половины лица, потеря слуха, эпилептические припадки и феномен «нестарения» облученной кожи).
Это место могло бы стать знаковым для мировой науки, но (как всегда) что-то пошло не так и десятки миллиардов рублей оказались закопанными в землю. В прямом смысле.
Я прокатилась вдоль тоннеля ускорителя элементарных частиц длинной 21 километр и посмотрела в каком состоянии он сейчас находится и что там происходит.
Внешне это место на границе Московской и Калужской областей ничем особенным не выделяется из окружающего пейзажа. Лес и лес. Только кое-где торчат странные шахты. Но если не задумываться и не приглядываться то очень легко просто проехать мимо.
Вот, например, под этой дорогой как раз и проложен тоннель ускорителя (протон — протонного коллайдера на сверхпроводящих магнитах).
Дорога вдоль ускорителя.
Кольцо диаметром 5 километров находится на глубине от 20 до 60 в зависимости от рельефа местности.
Ускорительно накопительный комплекс.
При этом, вокруг основного кольца по которому планировалось разгонять элементарные частицы, есть еще второе - для размещения коммуникаций.
В туннеле через каждые полтора километра сделаны большие залы для размещения оборудования, соединенные с поверхностью шахтами.
Одна из шахт.
Ускоритель начали строить в 1983 году и через 11 лет тоннель был полностью завершен - было смонтировано освещение, вентиляция.
И тут начались проблемы - перестройка, лихие 90-е, "денег нет, но вы держитесь".
Шахта УНК. Здесь есть охрана. Ну как охрана - собачка и два пенсионера.
А для того чтобы ускоритель заработал нужно было 2500 магнитов, каждый из них весом около 10 тонн.
Но все-таки часть была даже введена в эксплуатацию - это соединительный канал длинной 2.7 км, которые соединяет ускорительно накопительный комплекс (УНК) и уже работающий ускоритель У-70.
А буквально в 100 метрах от шахты деревня и храм. Тоннель ускорителя как раз под болотом проходит.
Был даже осуществлен тестовый запуск протонов, которые благополучно долетели от У-70 до точки входа в УНК.
Какие-то трубы рядом с одной из шахт.
Но на большее денег не нашлось. Пытались начать строить вспомогательные объекты на поверхности, но так ничего и не было достроено.
Здесь должно было быть размещено оборудование.
В 2011 году появилась робкая надежда, что комплекс будет достроен, но финансирования не нашлось. Да и к тому времени благополучно запустился Большой Адронный Коллайдер и достраивать УНК как-то стало бессмысленно.
Здесь был спуск в тоннель. Сейчас надежно завалено землей. Еще немного и башня просто развалится, как развалились все окружающие постройки.
Но и бросить жалко.
Забетонировать шахты стоит огромных денег. Если все просто бросить разрушаться то региону грозит экологическая катастрофа, да и денег вбухано в проект немеряно...
Снаружи кольца начали строить всю необходимую вспомогательную инфраструктуру. Это и помещения для оборудования, и вот, например, здание пожарной части. Не достроили.
Поэтому УНК как-бы законсервирован.
Некоторые шахты охраняются. Те, которые не охраняются - забетонированы.
Новые сталкерские залазы, которые регулярно появляются, бетонируются и закрываются. Вода из тоннелей откачивается, освещение и вентиляция поддерживаются в рабочем состоянии.
Еще один спуск в шахту. Тоже с охраной в виде дедушки и собачки.
По некоторым данным, на это все тратится около 80 миллионов рублей в год.
Остатки шлангов для откачки воды (видимо).
Снаружи идет обычная жизнь - дачные поселки, пруд с платной рыбалкой, грибы в лесу.
Что дальше?
А фиг его знает. Я нашла разные идеи по использованию УНК - начиная от выращивания грибов и заканчивая исследованиями космических лучей и лечением рака.
Но пока все выглядит именно так, как на фотографиях в посте.
За моим правых ухом (для вас слева) - котлован, где будет построен реактор. А вот справа для вас виден выход тоннеля линейного ускорителя.
Это будет первый промышленный подкритический реактор для переработки радиоактивных отходов на свинцово-висмутовой эвтектике. Что значит подкритический? Это значит, что цепная реакция в нём не поддерживает саму себя, т.е. коэффициент размножения нейтронов ниже 1. Вы спросите, и как же он тогда работает. И я таки вам отвечу - недостающие нейтроны в него подают снаружи.
И тут возникает вопрос посложнее - а где, собственно, взять поток нейтронов нужной интенсивности? Нейтроны заряда не имеют - их особо и не ускорить никак. Так вот, нейтроны получают при бомбардировке металлической мишени ускоренными протонами. Протоны-то мы ускорять умеем очень хорошо. И для этих целей как раз используется сверхпроводящий линейный ускоритель протонов.
Схема линака для проекта CiADS (China Initiative Accelerator Driven System) - на картинке ниже:
Линак проекста CiADS
Слева направо по схеме: ECR-источник ионов (в данном случае, ионов водорода - т.е. протонов). ECR - это по-русски ЭЦР - электронно-циклотронный резонанс. Именно этот эффект используется для ионизации водорода. LEBT - low-energy beam transport - линия транспортировки пучка низкой энергии RFQ - радиочастотный квадруполь (резонатор такой). По-русски эта медная штука называется просто запредельно: ПОКФ - пространственно-однородная квадрупольная фокусировка. Она ускоряет протоны до, примерно, 500 кэВ.
MEBT - medium-energy beam transport - линия транспортировку пучка средней энергии. На фото ниже она начинается сразу после RFQ и состоит из квадрупольных магнитов (желтые), резонатора-банчера и еще кучи железяк.
И вот дальше начинается самое интересное - модули со сверхпроводящими резонаторами. Тут их используется аж два разных типа да еще и в нескольких вариантах. Каждый прямоугольник - это много модулей, они тут просто по типу объединены.
HWR - полуволновые резонаторы (half-wave). 010 и 019 - это проценты от скорости света (мы этот параметр называем просто "бета") у пролетающего пучка - 10 и 19 процентов, соответственно. Дальше идут модули полуволновых резонаторов уже на частоте 325 МГц. Elliptical - тут уже идут классические эллиптические резонаторы (можно похожие в моих постах найти), тоже двух типаразмеров - на 62 и на 82 процента от c.
Полуволновые резонаторы находятся внутри синих криостатов - особо ничего и не увидеть.
Эллиптические резонаторы - в жёлтых криостатах.
HEBT - линия транспортировки пучка высокой энергии. Этот участок очень длинный - в дальнейшем это пространство планируется использовать для установки дополнительных ускоряющих модулей. Ну и дальше - поворот на мишень с реактором или прямо в "дамп" - сброс. На самом деле в зоне дампа будет довольно большая лаборатория с раными научными установками для экспериментов с протонным пучком.
Сейчас заканчиваем работу с эллиптическими резонаторами. На фото видна подготовка к тестированию перед сборкой в модуль. Тестируем в жидком гелии при температуре 2К (два Кельвина, не две тысячи).
Ниобиевые эллиптические резонаторы на 650 МГц
Тестовый СВЧ стенд:
Собственно, одна из целей моего визита, помимо модернизации техпроцесса производства резонаторов, - рекомендации по улучшению систем тестирования и установка диагностики "второго звука" в сверхтекучем гелии.
В чистой комнате на сборке вкалывают роботы:
Кому интересно - схема самого реактора:
Теперь я - официально профессор Института Современной Физики Китайской Академии Наук
Интересных фотографий еще очень много, но выложу их уже когда вернусь в Дубну. Там как раз через неделю приедет много "летних" студентов, да и пора готовиться к пучковому сеансу на нашем новом коллайдере NICA.
В Ленинградском ВНИИ Мощного Радиостроения очень украшали мою жизнь служебные командировки. Они были, в основном, связаны с пусконаладкой оборудования в различных филиалах АН. Там видел частенько умнейших интеллектуалов, перед которыми инстинктивно преклонялся. Хотя, правда, особенно и не страдал, «как они от меня далеки-далеки: никогда не дадут руки».
В Ереванском филиале АН я участвовал в настройке оборудования крупнейшего в стране уникального ускорителя АРУС. Сам ускоритель - это громаднейший прибор для научных исследований, раскинувшийся на многих гектарах роскошного фруктового сада.
Этот прибор был уникальным в мировой науке, и его, можно сказать, изготавливала вся страна, не считаясь с материальными затратами, в том числе, на электроэнергию и металл.
Реальными хозяевами АРУСа 70х годов были талантливые армянские физики, переполненные идеями исследования микромира, но имевшие весьма смутное представление о том, как поддерживать жизнь килотонн этого изысканного «железа». Отсутствие хозяйского глаза, помноженное на советскую безответственность, приводило к громадным потерям рабочего времени ускорителя. Вопреки установленным эксплуатационным нормам ускоритель почти непрерывно ремонтировался. Сейчас в это трудно поверить, но на ускорителе не было полного пакета монтажных схем, например, при ремонте обычно приходилось интуитивно догадываться, где расположена та или иная силовая коммуникация.
Например, однажды в нагрузке моей установки где-то при достижении 15 кВ начал аварийно пробивать на корпус силовой кабель. Слышались периодические удары пробоев, но, где все это происходит конкретно подсказать никто не мог. Обычно в таких случаях надо было обращаться к местному толковому монтажнику К. Только в его личных записях на ученических тетрадках могла сохраниться информация о том, в какой из бесчисленных траншей мог проходить поврежденный кабель. Он мне и подсказал это, причем исключительно из личной симпатии. Хотя могло бы быть и иначе. Рассказывают, что много позже К ушел с работы на ускорителе, прихватив с собой черновички монтажных схем для дальнейшей успешной подковерной торговли информацией .
Так вот я узнал, в какой именно траншее следует искать пробой. Теперь надо бы было поставить туда специально предназначенную для подобных дел портативную следящую телевизионную установку. Но она по уважительной причине оказалась не исправна. Не оказалось и простого «матюгальника» (дистанционного переговорного устройства). Пришлось наблюдения осуществлять «органолептическим способом». Уселся в траншее на деревянный ящик из-под винных бутылок. Голова в полуметре от кабеля 30 кВ, правда, к счастью, экранированного. Договорились о шифрах сигнализации по проводкам, подсоединенным к тестеру, пока жив и не оглох. К счастью, место пробоя оказалось метрах в двадцати от меня. Но страха от первого удара пробоя поднатерпелся. А пробитый кабель заменили в течение недели.
О теплом.
Самым тяжелым было испытание температурой в августе. Конечно же, на ускорителе был предусмотрен кондиционер. Но он не работал. По уважительной причине. Рассказывали, что когда стали проверять его воздушный фильтр, обнаружили в нем массу насекомых, включая ужасных пауков и скорпионов. Тут же в благородном порыве сыпанули туда пачку отравы. И уж после этого сообщили службе саннадзора, которая и запретила на несколько месяцев включать вентиляцию. Так что пришлось настраивать силовое высоковольтное оборудование по пояс голым.
Да еще однажды на соседней установке взорвался высоковольтный конденсатор. Он и объемом–то всего (тьфу!) не более литра. Но почему-то электроизоляция превратилась в легчайшие хлопья черной взвеси, которая полностью осела на оборудовании лишь через несколько дней. К счастью, эта взвесь оказалась не электропроводной и таким образом не инициировала аварийные пробои работающих установок, но наши красные голые потные тела быстро облагородились дымчатым налетом, подобным пуху только что вылупившихся из яйца гусят.
Экспериментально обнаружил, что в жару не хочется, да и нельзя ничего мясного. В обед систематически потреблял только хлеб, сметану, брынзу и сухое вино. Мяса захотелось лишь сразу же по прилете домой.
В процессе всех этих командировочных перепетий познакомился с уникальной талантливой личностью Барышевым Александром Ивановичем. Именно он руководил «железом» и умно разгребал непрерывный поток всяческих технических неувязок. Поражала его необычная для такого дела добродушная бесхитростность и нежелание, а, скорее всего, полное неумение лицемерить. И вечно руководство вызывало его «для битья», а он никогда не юлил, благородно говорил только правду, премного приправляя ее своим неизменно дерзким юмором. Своим примером он заставлял быть честными всех вокруг, включая и меня. Стыдно было при нем хитрить!
А что сегодня с этим ускорителем АРУС? Кто в курсе?
Хотя это точно не известно, но принято считать, что через голову Бугорского прошло от 200 000 до 300 000 рад. Ни один человек никогда не испытывал на себе такого мощного потока радиации. Обычно дозы от 400 до 1000 рад достаточно, чтобы убить человека.
Секция протонного синхротрона У-70 в Институте физики высоких энергий в Протвино.
Потом выяснилось, что во время предыдущего эксперимента высокая интенсивность пучка была не нужна, поэтому автоматическую блокировку двери отключили, а потом по ошибке не включили. Табло на двери не светилось из-за перегоревшей лампочки. Кроме того, Бугорский, позвонив на пульт, сказал, что будет в канале через 5 минут, а прибежал, видимо, немного раньше, чем оператор снял пучок.
В результате сочетания нескольких фатальных случайностей Бугорский ремонтировал работающий ускоритель. Он засунул голову в канал, через который в этот момент проходил чрезвычайно мощный пучок протонов. Как только его голова пересекла невидимый пучок протонов, ученый увидел вспышку «ярче тысячи солнц», но не почувствовал боли.
Экспериментальный зал ускорителя, где случилась авария.
Бугорский понял, что он подвергся облучению протонным лучом, но в этот день он никому об этом не сказал. Вместо этого он завершил работу, записал в дневнике информацию о своем посещении ускорительного канала и затем с тревожным предчувствием стал ожидать появления симптомов лучевой болезни. Ночью левая сторона его лица стала опухать, и после бессонной ночи Бугорский решил обратиться к врачам. Его срочно отправили в Москву в специализированную радиологическую больницу № 6 (ныне ФМБЦ им. А. И. Бурназяна ФМБА России).
Опухшее лицо Анатолия Бугорского после аварии. На рисунке справа показан путь протонного пучка через его череп.
Хотя это точно не известно, но принято считать, что через голову Бугорского прошло от 200 000 до 300 000 рад. Ни один человек никогда не испытывал на себе такого мощного потока радиации. Обычно дозы от 400 до 1000 рад достаточно, чтобы убить человека.
Но Бугорский выжил, потому что это был сфокусированный луч с поперечным размером 2×3 мм. В отличие от Чернобыля или Хиросимы, где жертвы облучались высокоэнергетическим гамма-излучением с головы до ног, Бугорский получил дозу точечно с минимальным рассеянием. Луч проник через затылок и вышел через нос. Он практически прожег дыру в тканях головы, но, хотя его мозг пострадал и одна сторона лица была парализована, жизненно важные органы, такие как костный мозг и желудочно-кишечный тракт, не подверглись смертоносному излучению. Шрамы на затылке и на лице зажили со временем, но левая сторона лица осталась парализованной, и он потерял слух на левое ухо. Был период, когда участились эпилептические приступы, даже с потерей сознания, но его интеллект не пострадал.
Анатолий вернулся на работу через 18 месяцев, но два раза в год приезжал на обследования в Москву. Он продолжал заниматься наукой, защитил кандидатскую диссертацию и занимал должность координатора физических экспериментов на протонном синхротроне У-70, где произошел инцидент. Из-за политики Советского Союза по сохранению секретности в вопросах, связанных с ядерной энергетикой, Бугорский не разглашал подробностей аварии более десяти лет, его история стала известной только после чернобыльской катастрофы.
Анатолий Бугорский, 2009 год
Анатолий Бугорский не только выжил, но и пережил протонный ускоритель, который его покалечил. Распад Советского Союза и экономические изменения в стране привели к сворачиванию государственного финансирования, проект был остановлен и в конечном счете заброшен. Бугорский до сих пор живет в Протвино, сейчас ему 78. Он с трудом оплачивает лечение эпилепсии. В 1996 году он подавал заявление на повышение группы инвалидности, но его отклонили.
С ноября 2009 года в городе Heielberg (Германия) функционирует один из самых больших линейных ускорителей в мире, используемых в лучевой терапии (хордомы и хондросаркомы основания черепа, определённые виды опухолей щитовидной железы и неоперабельные случаи рака простаты).
При 25 метрах в длину, 13 метрах в диаметре и весом в 670 тонн он вращается вокруг своей оси и настраивается на определённую локализацию опухоли с точностью до субмиллиметровых значений. Вращающаяся часть весит около 600 тонн с высотой в три этажа.
Синхротрон может разгонять при этом тяжёлые ионы и протоны до величин в 75% от скорости света и энергией ионов до 48 - 221 МэВ, а также протонов до 1,06-6,9 ГэВ.
Руководители и жители наукограда Протвино, научное сообщество, коллеги и друзья поздравляют члена-корреспондента РАН, доктора физико-математических наук, директора ФТЦ ФИАН им. Лебедева и ЗАО «Протом» Владимира Балакина с замечательной победой, к которой он шел 38 долгих и трудных лет! В Государственном реестре Россздравнадзора РФ зарегистрировано его детище — малогабаритный протонный ускоритель для лечения онкологических заболеваний, имеющий уникальные технические и эксплуатационные характеристики.
Темой протонной терапии Владимир Егорович Балакин увлекся еще в 70-х годах от своего учителя, легендарного директора Новосибирского института ядерной физики Андрея Михайловича Будкера. А в 90-х, уже работая в Протвино, он разработал со своим коллективом проект компактного ускорителя для лечения рака, цена которого в 10 раз меньше существующих зарубежных установок для этих целей.
Получившему в свое время Премию Ленинского Комсомола проекту Владимиру Егоровичу пришлось пробивать дорогу долгие 38 лет, несмотря на все экономические трудности и препоны, а также противодействие недоброжелателей и конкурентов. Как истинный патриот, он не оставил свой проект и свою Родину, хотя ему неоднократно предлагали переехать вместе со всеми сотрудниками, в частности, в Австралию. Несмотря на трудные времена и скудное финансирование. Ему приходилось даже рисковать собственной квартирой, когда в период массовых неплатежей по всей стране брал кредиты под залог своего имущества, чтобы выплатить зарплату сотрудникам. Его оптимизму, вере в себя и в свое дело можно было только позавидовать! И вот, наконец, долгожданная победа!
Регистрация установки в Государственном реестре изделий медицинского назначения и медицинской техники позволяет сразу же после завершения клинических испытаний приступить к лечению первых пациентов.
Любопытно, что по поводу стоимости установки в абсолютных цифрах Владимир Балакин заявил: «Вообще-то, это коммерческий секрет. Она в десяток (а по российским ценам в 30 раз) дешевле зарубежных аналогов.
Напомним, в настоящее время две установки Балакина находятся в США и Словакии, четыре смонтированы в России, в том числе — в Протвино, Пущино и Обнинске (в МРНЦ).
