Создание циклотрона
Создание циклотрона

Встал вопрос о получении больших количеств изотопаурана «235». Химическими способами разделить изотопы урана в принципе нельзя. Необходимы физические способы разделения. Изотопы отличаются только массой, но не зарядом. Для лёгких элементов разница масс изотопов заметна. А для изотопов урана массы изотопов не сильно отличались друг от друга, поэтому разделение изотопов представляло собой определённые технические трудности. Примером может служить водород: изотоп водорода 1H содержит в ядре только один протон; изотоп водорода 2H - дейтерий -содержит в ядре один протон и один нейтрон, т.е. масса ядра вдвое больше; изотоп водорода 3H - тритий - содержит в ядре один протон и два нейтрона, т.е. его масса уже в три раза больше. Но у тяжёлых элементов разница масс, обусловленная несколькими нейтронами, в процентном отношении очень мала. Таким образом, если разделение лёгких элементов в масс-спектрографе ещё возможно, то для тяжёлых элементов оно становится невозможным. Но даже для лёгких элементов разделение с помощью масс-спектрографа не эффективно, поскольку за сутки можно набрать только доли грамма элемента, а требовались килограммы. Эффективным оказался метод разделения изотопов в циклотроне, изобретённом Э. Лоуренсом в США в 1931 г. Идея линейного ускорителя с бегущей волной впервые была высказана еще в 1924 г. шведским конструктором Г. Изингом. В методику разделения внёс большой вклад Р.Оппенгеймер, который предложил ряд технических решений, позволивших усовершенствовать метод и сэкономить большие средства. Для целей разделения изотопов был сконструирован калютрон (циклотрон Калифорнийского университета).

Работу по сооружению циклотрона в Великобритании возглавлял Чедвик. Он учился под руководством Э. Резерфорда в Манчестерском университете, в 1913 г. получил специальную стипендию и был направлен в Физико-технический государственный институт в Шарлоттенбурге под Берлином в группу Г. Гейгера. После начала Первой мировой войны попал в лагерь для гражданских пленных в Рюхлебене, где ему и небольшой группе учёных позволили организовать лабораторию и проводить некоторые работы. После окончания войны Дж. Чедвик начал работать в Кавендишской лаборатории у Резерфорда, где в 1932 г. экспериментально открыл нейтрон. В 1935 г. Дж. Чедвик перешёл из Кембриджа в Ливерпуль, где осуществлял научное руководство проектом строительства британского циклотрона.

Первый советский циклотрон был построен в Радиевом институте (РИАН) в 1937 г.

На фоне современных гигантских ускорителей частиц циклотроны выглядят миниатюрными компактными лабораториями. Однако их значение велико, поскольку только с их помощью могут быть получены так называемые нейтронно-дефицитные изотопы. Препараты с циклотронными изотопами отличаются высокой удельной активностью и химической чистотой, они активно используются также и в медико-биологических исследованиях.

Первый отечественный циклотрон был построен после войны. Основой для создания серии классических циклотронов послужило создание в 1951 г. циклотрона Р-7. Циклотроны этого типа были построены и введены в эксплуатацию в 1957 г. в МГУ и в 1959 г. в Томском политехническом институте. Они позволяли получить ускоренные протоны с энергией 20 МэВ.

В дальнейшем в НИИЭФА нм. Д.В.Ефремова были разработаны проекты циклотронов серии "У" с диаметром полюсов магнитов 120, 150, 240 и 310 см. Первая серия циклотронов У-120 предназначалась для поставки на экспорт. Первый циклотрон У-120 полностью смонтирован в производственных цехах Ижорского завода в Ленинграде в 1956 г. и предназначался для Китая.

Сегодня циклотроны НИИЭФА успешно эксплуатируются во многих городах страны и мира. Циклотрон типа У-240 смонтирован в Киевском институте ядерных исследований, а циклотрон с диаметром полюсов 310 см, предназначенный для работ по синтезу трансурановых элементов, установлен в Дубне в Объединенном институте ядерных исследований. Энергия ускоренных на нем ионов аргона достигает 300 МэВ. Максимальная энергия, достижимая в современном изохронном циклотроне, составляет по протонам 1 ГэВ.

В 1969-1970 гг. в СССР был разработан малогабаритный изохронный циклотрон МГЦ-20, который предназначался в основном для исследований в области ядерной физики, активационного анализа и производства радионуклидов. Всего было построено семь таких циклотронов, из них три поставлены за рубеж. Наряду с работами по синтезу трансурановых элементов (элементов с зарядовыми числами, большими, чем у урана и расположенными в периодической системе за ураном) велись работы по производству радионуклидов для медицинских целей. В настоящее время для производства радионуклидов медицинского применения в НИИЭФА разработаны и изготавливаются изохронные циклотроны типа РИЦ-10, РИЦ-14 и РИЦ-15.

Ускорители электронов широко используются для медицинских целей. Первые советские линейные ускорители электронов (ЛУЭ) были разработаны в НИИЭФА в конце 1950-х гг. и предназначались для физических исследований. Установки на 400 МэВ и 2 ГэВ были смонтированы на Украине в Харьковском физико-техническом институте. Почти одновременно с этими ускорителями в институте началась разработка линейных ускорителей для лучевой терапии на энергию 5 и 25 МэВ. Линейные ускорители сравнительно просты в эксплуатации. В них ничтожно малые потери энергии электронов на излучение. В 1980 г. НИИЭФА начал поставлять в клиники ускорители второго поколения с максимальной энергией электронов 18,5 МэВ, которые предназначались как для электронной, так и для фотонной терапии. В 1990 г. специалистами института создан опытный образец компьютерного ускорителя третьего поколения ЛУЭР-20МТ для лучевой терапии, а в 1991 г. начаты работы по созданию рентгеновского компьютерного томографа-симулятора для предлучевой подготовки больных.

 
Интересная статья? Поделись ей с другими:

Кто на сайте

Сейчас на сайте находятся:
 188 гостей 

Поиск по сайту

Новое о "Челюскин"

О. Шмидт – Арктика.

Полярный поход парохода "Челюскин" 1933/34 года привлек благодаря своей особой судьбе внимание многих миллионов. Эта...

О. Шмидт - Советская работа в Арктике.

Пользуясь лучшими достижениями международной науки, советские исследователи совершенно по-новому поставили задачу овладения Арктикой. Они ввели...

О. Шмидт - О «Челюскин».

В 1933 году было решено повторить поход "Сибирякова" - вновь выйти для сквозного прохода Северным...

О. Шмидт - Состав экспедиции и команды парохода «Челюскин».

Подбор людей - важнейшая часть организации любого дела. Особенно это относится к экспедициям, в которых...

О. Шмидт - Переход. Ленинград - Копенгаген – Мурманск.

Переход до Мурманска конечно не является экспедиционным плаванием, но для нас он имел тогда существенное...

О. Шмидт - Мурманск - мыс Челюскин.

В этой статье мы не будем касаться подробностей плавания, которые с навигационной стороны освещены в...

О. Шмидт - Море Лаптевых и Восточносибирское.

Первая половина нашего пути заканчивалась у мыса Челюскина. Она прошла очень трудно. Что нас ждет впереди,...

О. Шмидт - Колючинская губа.

От мыса Северного "Челюскин" шел уже девяти-десятибалльным льдом, т.е. льдом, покрывавшим от 90 до 100...

О. Шмидт - Берингов пролив.

Дрейф кружил наш пароход. Несколько раз мы проносились мимо мыса Сердце-Камень и снова отодвигались назад...

О. Шмидт - Зимовка.

"Литке" ушел. И все же мы еще не знали наверное, зазимуем мы или нет. Ветер...

О. Шмидт - На льдине.

13 февраля сильное сжатие прошло через место стоянки парохода, и "Челюскин" затонул на 68° северной...

О. Шмидт – Итоги экспедиции «Челюскин».

"Челюскин" не вышел в Тихий океан, а погиб, раздавленный льдами. Тем не менее проход до...

Новое по мировой истории

Масленица - история и традиции

Масленица - история и традиции

Масленица – один из немногих языческих праздников сохранившихся после принятия...

Разрушительные стихии над Европой в начале XXI века

Разрушительные стихии над Европой в начале XXI века

Ранее считалось, что стихийные бедствия, происходящие на земле, имеют исключительно...

Иштван I

Иштван I

В 973 году правитель Венгрии, князь Геза, отправил к германскому...

Великий поход Мао Цзэдуна

Льстивая пропаганда не скупилась для своего вождя на хвалебные эпитеты:...

Местное управление в России XVII века

Местное управление в России XVII века

По сравнению с центральным местное управление имело более сложную структуру....

Приказы в России XVII века

Приказы в России XVII века

Центральное управление осуществляли приказы (общегосударственные, дворцовые,...

Состав Думы в России XVII века

Состав Думы в России XVII века

Члены Думы, являясь советниками царя по вопросам законодательства, и сами...

Боярская дума и характер законотворческой деятельности в России XVII века…

Боярская дума и характер законотворческой деятельности в России XVII века

В правление царя Алексея Михайловича система государственного управления, формировавшаяся с...

Приказная система управления в России XVII века в оценке историков

Приказная система управления в России XVII века в оценке историков

Оценка историками сложившейся к концу XVII в. системы управления, прежде...

Преемственность двух эпох

Преемственность двух эпох

Начиная с работ Г.Ф. Миллера, в исторической науке утвердился взгляд...

  • fig_1.jpg
  • Cheluskin_vo_ldah_1.jpg
  • lager_SHmidta.jpg
  • 135.jpg
  • photo.jpg
  • Cheluskin_otplytie_iz_Leningrada.jpg
  • esche_Lena.jpg
  • Cheluskin_vo_ldah_2.jpg
  • Stroitelstvo_Cheliuskin(Lena).jpg
  • fig_2.jpg