Общий вид Ц-80

20 марта 2015 года состоялся семинар Отделения перспективных разработок на тему: «Запуск изохронного циклотрона Ц-80 в НИЦ КИ ПИЯФ. История создания. Назначение. Конструктивные особенности. Состояние работ в настоящее время». Докладчик – главный инженер Ускорительного Комплекса НИЦ КИ ПИЯФ, к. т. н. Е. М. Иванов.

В течение ряда лет в НИЦ КИ ПИЯФ проводилась разработка и строительство изохронного циклотрона для ускорения отрицательных Н--ионов до энергии 80 МэВ и токе пучка до 200 мкА.

Предложение по строительству в Институте циклотрона Ц-80 было сформулировано Ускорительным Отделом в 1990 г., а его проект был представлен к. т. н. Г. А. Рябовым на международной конференции по ускорителям в Ванкувере (Канада) в 1992 г. Для того периода времени предложенная нами концепция Ц-80 была революционной, а идеи, положенные в основу его конструкции, достаточно оригинальны.

Циклотронов, ускоряющих отрицательные ионы водорода, в то время практически не существовало, а необходимые для этого ионные источники с вертикальной инжекцией еще только разрабатывались.

Отметим основные особенности Ц-80:

  • Выбор круто-спиральной геометрии магнитного поля позволил получить энергию 80 МэВ при диаметре полюса всего в 2 м.
  • Оригинальная конструкция ВЧ-ускоряющей системы с двумя дуантами, работающими на второй гармонике частоты обращения f0= 20,6 МГц, позволила разместить ускоряющую систему полностью внутри вакуумной камеры.
  • В результате Ц-80 имеет компактные габариты при рекордных соотношениях: энергия - диаметр полюса – энергопотребление.
  • Источник инжектируемых Н- -ионов с системой вертикального спирального инфлектора и системой транспортировки расположен под ярмом магнита.
  • Система 100% вывода протонов из камеры основана на принципе перезарядки на графитовой фольге. Перемещение фольги по радиусу позволяет изменять энергию вывода от 40 МэВ до 80 МэВ.
  • Защитный пояс из графита, размещенный по окружности внутри вакуумной камеры, защищает стенки камеры от радиационного воздействие протонов, образующихся в процессе электродиссоциации и перезарядки ускоряемых ионов.
  • Для доступа к внутренним устройствам  вакуумной камеры предусмотрен подъем верхней балки магнита при помощи четырех синхронно работающих домкратов.
  • Управление и контроль Ц-80 полностью компьютеризировано.
  • Ц-80 расположен в одном из залов синхроциклотрона ПИЯФ (СЦ-1000), что позволило существенно уменьшить стоимость проекта, поскольку используются здание, биологическая защита, системы вентиляции, водоохлаждения и электроснабжения. Для магнита Ц-80 использовалось ярмо имеющегося магнита СП-72, который являлся моделью магнита СЦ-1000.

Силами Ускорительного Отдела НИЦ КИ ПИЯФ было рассчитано и сформировано магнитное поле, были отмакетированы все его подсистемы и совместно с НИИЭФА разработано проектное задание.

Финансирование Проекта началось только в 2010 году. Было закуплено оборудование основных подсистем: генератор ВЧ (Англия), источники питания (Brukker, Франция), вакуумное оборудование и система кондиционирования (Швейцария), подъемники (Чехия). Вакуумная камера, резонансная система, система вывода и ионный источник были изготовлены в НИИЭФА.

В 2014 году в Ускорительном Отделе совместно с НИИЭФА проводилась настройка и оптимизация систем Ц-80 для получения проектных параметров.

В результате 5 декабря 2014 года осуществлен запуск Ц-80, получен ускоренный пучок Н- -ионов до радиуса 30 см интенсивностью 30 мкА и энергией 10 МэВ, что подтверждает работоспособность циклотрона. Для продолжения работ требуется получение Лицензии на работу с Ц-80 как с источником ионизирующего излучения.

Циклотрон Ц-80, в основном, предназначен для производства радиоизотопов, (для этого в подвале под Ц-80 осуществляется реализация проекта РИЦ - А. А. Воробьев - В. Н. Пантелев), а также для лечения офтальмологических онкозаболеваний (для этого в корпусе ОРЭ планируется выделение помещений для медицины). На пучке Ц-80 будут проводиться также испытания электронной компонентной базы для авиации и космоса.