27 апреля 2010 г., в завершающие дни весеннего сеанса работы Ускорительного комплекса У-70 ГНЦ ИФВЭ,
впервые успешно осуществлено ускорение до кинетической энергии 23.6 ГэВ на нуклон пучка легких ядер — ионов
дейтерия в большом синхротроне У-70.
На первом этапе было получено ускорение ионов дейтерия по цепочке “линейный ускоритель И-100 – канал
транспортировки пучка И-100/У-1.5 – быстрый синхротрон бустер У-1.5”. Диапазон изменения энергии дейтронов
в бустере от 16.7 до 448.6 МэВ на нуклон. Предельная зарегистрированная интенсивность пучка в У-1.5 составила
2x1011. дейтронов в начале и 1.2x1011 дейтронов в конце ускорения. Токопрохождение
через бустер У-1.5 составило почти 60%, что заметно превысило показатель предыдущих сеансов.
Дейтроны с энергией 448.6 МэВ на нуклон были направлены через канал перевода У-1.5/У-70 в синхротрон У-70.
Его кольцевой электромагнит (длина около 1.5 км) возбуждался по обычной схеме от машинных агрегатов (магнитное
поле 351–8441 Гс, длительность (укороченного) цикла 7.5 с). В итоге на ускорителе У-70 была первые пройдена
критическая энергия ускорителя (8.0 ГэВ на нуклон) и достигнуто устойчивое ускорение сгустка дейтронов до
кинетической энергии 23.6 ГэВ на нуклон. Предельная зарегистрированная интенсивность пучка в У-70 составила
7x1010 дейтронов в начале и 5x1010 дейтронов в конце ускорения. Достигнутая энергия 23.6
ГэВ на нуклон обусловлена выбранным магнитным циклом. При максимальном магнитном поле в У-70, равном 12.0 кГс,
энергия ускоренных дейтронов может быть увеличена до 34.1 ГэВ на нуклон, чему нет в результате проведенной
работы никаких технических препятствий.
Экспериментальные осциллограммы, представляющие процесс ускорения пучка дейтронов в цепочке ускорителей И-100,
У-1.5 и У-70, показаны на рис. 1, 2 и 3.
Таким образом, главную ускорительную установку ГНЦ ИФВЭ — протонный синхротрон У-70 отныне с полным правом можно
также классифицировать как ионный (точнее, легко-ионный) синхротрон.
Выполнен важный этап в реализации программы ускорения легких ионов в ускорителях ГНЦ ИФВЭ. На очереди
следующий шаг — накопление и ускорение ионов углерода. Он запланирован на осень 2010 г. или весну 2011 г.
Рис. 1: Ускорение дейтронов в линейном ускорителе И-100. Нижний луч — импульс тока на выходе фор инжектора.
Первый и второй лучи сверху — ток на входе и выходе канала перевода от И-100 к У-1.5 соответственно. Коэффициент
прохождения 91%. Максимальный импульсный ток на выходе из И-100 составил 21 мА. Длительности всех импульсов 40 мкс.
Рис. 2: Ускорение сгустка дейтронов в кольцевом бустере У-1.5. Лучи сверху вниз. Первый (голубой) – скорость
изменения ведущего магнитного поля. Второй (красный) – сигнал интенсивности пучка с индукционного датчика тока.
Он соответствует 1.4x1011 дейтронов в начале и 8.6x1010 дейтронов в конце цикла ускорения.
Третий (фиолетовый) – сигнал электростатического датчика пучка, регистрирующий сумму сигналов продольного и
поперечного движения частиц.Четвертый (зеленый) – огибающая суммарного ускоряющего поля. Ускорение длится
всего 26 мс.
Рис. 3: Ускорение сгустка дейтронов в синхротроне У-70. Лучи сверху вниз. Первый (синий) – сигнал
электростатического датчика тока. Он соответствует 4x1010 дейтронов в начале и 2.5x1010
дейтронов в конце цикла ускорения. Второй (голубой) – скорость изменения ведущего магнитного поля, знак
инвертирован. Третий (зеленый) – технологический сигнал датчика радиального положения пучка. Четвертый (фиолетовый)
– технологический сигнал фазового датчика пучка. Скачок фазы происходит в момент пересечения критической энергии
(8.0 ГэВ на нуклон).