Съдържание:

Колайдер в Протвино - Алтернативен изглед
Колайдер в Протвино - Алтернативен изглед
Видео: Колайдер в Протвино - Алтернативен изглед
Видео: Технический тоннель УНК - Как мы искали залаз в коллайдер в Протвино #2 2023, Февруари
Anonim

Но се оказва, на сто километра от Москва, близо до научния град Протвино, в горите на Московска област, е погребано съкровище от десетки милиарди рубли. Не можете да го разкопаете и откраднете - завинаги скрит в земята, той носи стойност само за историята на науката. Говорим за комплекса ускорител-съхранение (УНК) на Института по физика на висока енергия Протвино - мотовилен подземен обект почти с размерите на Големия адронен колайдер.

Дължината на подземния пръстен на ускорителя е 21 км. Основният тунел с диаметър 5 метра е положен на дълбочина от 20 до 60 метра (в зависимост от терена). Освен това са изградени много спомагателни помещения, свързани с повърхността чрез вертикални шахти. Ако протонният сблъсък в Протвино беше доставен навреме преди LHC, в света на фундаменталната физика щеше да се появи нова точка на привличане.

По-нататък - за историята на основния съветски сблъсък, на който може да бъде изкована физиката на бъдещето.

Най-големият проект

Да перифразирам шегата "И аз ви казах - мястото е проклети!" можем да кажем, че колиерите не се появяват от нулата - трябва да има подходящи условия. Много години преди да бъде взето стратегическото решение за изграждането на най-голямото научно съоръжение в СССР, през 1960 г. тайното село Серпухов-7 е основано като база за Института за висока енергийна физика (IHEP). Мястото е избрано по геоложки причини - в тази част на района на Москва почвата, която е дъното на древното море, позволява поставянето на големи подземни обекти, защитени от сеизмична активност.

Протвино от височина 325 метра:

Промоционално видео:

През 1965 г. статутът на селище от градски тип е получен и ново име - Протвино - произлиза от името на местната река Протва. През 1967 г. в Protvino е пуснат най-големият ускорител за своето време - протонният синхротрон U-70 от 70 GeV (109 електрон-волта). Той все още работи и остава най-енергийният ускорител в Русия.

Изграждане на U-70
Изграждане на U-70

Изграждане на U-70.

Скоро те започват да разработват проект за нов ускорител - протонен протонен сблъсък с енергия 3 TeV (1012 eV), който ще стане най-мощният в света. Работата по теоретичното обосноваване на УНС се ръководи от академик Анатолий Логунов, теоретичен физик, научен ръководител на Института за висока енергийна физика. Предвиждаше се да се използва синхротронът U-70 като първи „усилващ етап“за ускорителя на УНК.

В проекта на UNK се предполагаха два етапа: единият беше да се получи протонна лъч с енергия 70 GeV от U-70 и да се повиши до междинна стойност от 400–600 GeV. Във втория пръстен (втори етап) протонната енергия би се повишила до максималната си стойност. И двете стъпки на УНК трябваше да бъдат разположени в един пръстен тунел с размери, по-големи от линията на околовръстното на московското метро. Приликите с метрото се добавят и от факта, че строителството е било извършено от строителите на метрото в Москва и Алма-Ата.

План за експерименти

1. Ускорител U-70. 2. Канал за инжектиране - инжектиране на протонен лъч в пръстена на ускорителя на УНК. 3. Канал от антипротони. 4. Криогенно тяло. 5. Тунели към адронните и неутронните комплекси
1. Ускорител U-70. 2. Канал за инжектиране - инжектиране на протонен лъч в пръстена на ускорителя на УНК. 3. Канал от антипротони. 4. Криогенно тяло. 5. Тунели към адронните и неутронните комплекси

1. Ускорител U-70. 2. Канал за инжектиране - инжектиране на протонен лъч в пръстена на ускорителя на УНК. 3. Канал от антипротони. 4. Криогенно тяло. 5. Тунели към адронните и неутронните комплекси.

В началото на осемдесетте години в света нямаше ускорители със сравними размери и енергия. Нито Tevatron в Съединените щати (дължина на пръстена 6,4 km, енергия в началото на 80-те години - 500 GeV), нито суперколлайдера на лабораторията на CERN (дължина на пръстена 6,9 km, енергия на сблъсък 400 GeV) не могат да осигурят на физиката необходимите инструменти за провеждане на нови експерименти …

Страната ни имаше богат опит в разработването и изграждането на ускорители. Синхрофазотронът, построен в Дубна през 1956 г., става най-мощният в света по онова време: енергия 10 GeV, дължина около 200 метра. Физиците направиха няколко открития на синхротрон U-70, построен в Протвино: първо регистрираха антиматериални ядра, откриха така наречения „ефект на Серпухов“- увеличение на общите напречни сечения на адронни взаимодействия (количества, които определят хода на реакцията на две сблъскващи се частици) и много други.

Десетгодишна работа

През 1983 г. на площадката започват строителни работи по метода на добив с използване на 26 вертикални шахти.

Пълномащабен модел на тунела на УНК
Пълномащабен модел на тунела на УНК

Пълномащабен модел на тунела на УНК.

В продължение на няколко години строителството се извършваше в муден режим - покрити бяха само един километър и половина. През 1987 г. е издадено правителствено постановление за интензифициране на работата, а през 1988 г., за първи път от 1935 г., Съветският съюз закупува два модерни комплекса за разточване на тунели в Ловат в чужбина, с помощта на които Protontonnelstroy започва да строи тунели.

Image
Image

Защо трябваше да си купиш тунелен щит, ако преди това петдесет години в страната успешно изгради метрото? Факт е, че 150-тонните машини Lovat не само са пробити с много висока точност на проникване до 2,5 сантиметра, но и облицоват покрива на тунела с 30-сантиметров слой бетон с метална изолация (обикновени бетонни блокове, с лист метална изолация, заварена отвътре) … Много по-късно в московското метро ще бъде направен малък участък на участъка булевард Трубная-Сретенски от блокове с метална изолация.

Инжекционен канал. Релсите за електрически локомотив са потънали в бетонния под
Инжекционен канал. Релсите за електрически локомотив са потънали в бетонния под

Инжекционен канал. Релсите за електрически локомотив са потънали в бетонния под.

В края на 1989 г. са преминали около 70% от главния пръстен тунел и 95% от инжекционния канал, тунел с дължина повече от 2,5 км, предназначен да прехвърли лъча от U-70 към УНК. Изградихме три сгради (от планираните 12) инженерна поддръжка, стартирахме изграждането на наземни съоръжения по целия периметър: повече от 20 индустриални обекта с многоетажни промишлени сгради, към които бяха положени водопроводи, отопление, сгъстен въздух, високо напрежение на електропроводи.

Image
Image

През същия период проектът започна да има проблеми с финансирането. През 1991 г., с разпадането на СССР, УНК можеше да бъде изоставен незабавно, но цената за запазването на недовършения тунел щеше да бъде твърде висока. Унищожена, залята с подземни води, тя може да представлява заплаха за екологията на целия регион.

Отне още четири години за затваряне на подземния пръстен на тунела, но ускоряващата част безнадеждно изостана - произведена е само около ¾ от ускоряващата конструкция за първия етап на УНК и бяха необходими само няколко десетки магнити със свръхпроводяща конструкция (2500 бяха необходими, всеки с тегло около 10 тона) …

Стойка за тестване на магнити
Стойка за тестване на магнити

Стойка за тестване на магнити.

Image
Image

Ето разходка из този имот с blogger samnamos:

Image
Image

Ще започнем разходката си от мястото, където в последния завой е извършен защитният тунел.

Image
Image

Тук има много кал, на места има доста наводнени места.

Image
Image

Разклонете се до багажника.

Image
Image
Image
Image
Image
Image

Минна клетка.

Image
Image

На места има кросоувър със затворени аварийни работи.

Image
Image
Image
Image

Стая за оборудване.

Image
Image

Полагане на тръби.

Image
Image
Image
Image
Image
Image

И тогава релсите са вградени в бетон.

Image
Image
Image
Image
Image
Image
Image
Image

Нептун - "Най-голямата зала със системата."

Image
Image
Image
Image

Това е южната част на големия пръстен. Тунелът тук е почти напълно готов - дори са поставени вградени вложки за входове на мощност, както и стелажи за самия ускорител.

Image
Image

В процеса на снимане.

Image
Image
Image
Image

И тази зала води към работещия малък пръстен на ускорителя, където вече се правят изследвания, така че ще продължим по-нататък по големия кръг.

Image
Image
Image
Image

Скоро чистият тунел свърши и последният участък от тунела отиде, където се намира мината, от която тръгнахме.

Image
Image

Дълбочината е около 60 метра. След като прекараме 19 часа под земята, напускаме подземния свят …

Image
Image

Магнитната система е една от най-важните в ускорителя. Колкото по-висока е енергията на частиците, толкова по-трудно е да ги изпратите по кръгов път и съответно толкова по-силни трябва да бъдат магнитните полета. В допълнение, частиците трябва да бъдат фокусирани, така че да не се отблъскват взаимно, докато летят. Следователно, заедно с магнитите, които въртят частиците в кръг, са необходими и фокусиращи магнити. Максималната енергия на ускорителите по принцип е ограничена от размера и цената на магнитната система.

Инжекционният тунел беше единствената част от комплекса, която беше 100% пълна. Тъй като равнината на орбитата на УНК е 6 m по-ниска, отколкото в U-70, каналът е оборудван с разширена секция от магнити, която осигурява завъртане на лъча с 64 °. Йонно-оптичната система съответства на фазовия обем на лъча, извлечен от U-70, със структурата на завоите на тунела.

В момента, когато стана ясно, че „няма пари и трябва да задържим”, беше разработено и получено цялото вакуумно оборудване за инжекционния канал, помпените системи, захранващите устройства, системите за контрол и наблюдение. Вакуумна тръба, изработена от неръждаема стомана, чието налягане е по-малко от 10 (до мощността на -7) mm Hg, е основата на ускорителя, частици се движат по нея. Общата дължина на вакуумните камери на инжекционния канал и два етапа на ускорителя, каналите за извличане и изхвърляне на лъча на ускорени протони трябва да е около 70 км.

Image
Image

Построена е зала "Нептун" с размери 15 х 60 м2, където трябва да се разполагат ускорителните цели и контролното оборудване.

Image
Image

Малки технологични тунели.

Започна изграждането на уникален неутронен комплекс - частиците, разпръснати в УНК, биха се изхвърлили в земята през отделен тунел, към Байкал, в дъното на който е монтиран специален детектор. Неутрино телескопът на езерото Байкал все още съществува и се намира на 3,5 км от брега, на километрова дълбочина.

Image
Image

По време на целия тунел са изградени подземни зали на всеки километър и половина, за да се настанят големи съоръжения.

Image
Image

В допълнение към главния тунел е изграден още един, технически (на снимката по-горе), предназначен за кабели и тръби.

Image
Image

Тунелът имаше праволинейни секции за поставяне на технологичните системи на ускорителя, обозначени на диаграмата като "SPP-1" (тук влиза лъч от частици от U-70) и "SPP-4" (частиците се отстраняват оттук). Те бяха разширени зали с диаметър до 9 метра и дължина около 800 метра.

Вентилационна шахта с дълбочина 60 m (тя е и на KDPV)
Вентилационна шахта с дълбочина 60 m (тя е и на KDPV)

Вентилационна шахта с дълбочина 60 m (тя е и на KDPV).

Смърт и перспективи

През 1994 г. строителите сглобяват последния и най-труден хидрогеоложки условия (поради подземните води) отсечката на 21-километровия тунел. През същия период парите на практика изсъхнаха, тъй като разходите по проекта бяха съизмерими с изграждането на атомна електроцентрала. Стана невъзможно да се поръчат оборудване или да се изплащат заплати на работниците. Ситуацията се влоши от кризата от 1998 г. След като бе взето решението за участие в изстрелването на Големия адронов колайдер, УНК беше окончателно изоставен.

Текущото състояние на тунелите, които все още се наблюдават
Текущото състояние на тунелите, които все още се наблюдават

Текущото състояние на тунелите, които все още се наблюдават.

LHC, който беше пуснат в експлоатация през 2008 г., се оказа по-модерен и по-мощен, като накрая уби идеята за реанимиране на руския колидер. Въпреки това е невъзможно просто да оставите гигантския комплекс и сега това е „куфар без дръжка“. Всяка година се изразходват пари от федералния бюджет за поддържане на охрана и изпомпване на вода от тунелите. Средствата се изразходват и за бетониране на множество зали, които привличат любителите на индустриалната екзотика от цяла Русия.

През последните десет години бяха предложени различни идеи за обновяване на комплекса. В тунела може да се помести свръхпроводящо индукционно съхранение, което би помогнало за поддържане на стабилността на електрическата мрежа на целия регион на Москва. Или ферма за гъби може да се направи там. Има много идеи, но всички те почиват срещу липса на пари - дори да се зарови комплекса и да се напълни напълно с бетон е твърде скъпо. Междувременно непотърсените пещери на науката остават паметник на неосъществената мечта на съветските физици.

Наличието на LHC не означава елиминиране на всички останали сблъсъци. U-70 ускорителят на Института по висока енергийна физика все още е най-големият работещ в Русия. Тежкият йонен ускорител NIKA се изгражда в Дубна близо до Москва. Дължината му е сравнително къса - NIKA ще включва четири 200-метрови пръстена - обаче зоната, в която ще работи коллайдърът, трябва да осигури на учените наблюдение на "граничното" състояние, когато ядра и частици, освободени от атомните ядра, съществуват едновременно. За физиката тази област се счита за една от най-перспективните.

Сред фундаменталните изследвания, които ще бъдат проведени с помощта на NIKA коллайдер, е моделирането на микроскопичен модел на ранната Вселена. Учените възнамеряват да използват коллайдера за търсене на нови методи за лечение на рак (облъчване на тумор с лъче от частици). В допълнение, инсталацията се използва за изследване на ефекта на радиацията върху работата на електрониката. Изграждането на новия ускорител се планира да приключи през 2023 година.

Но читателите веднага забелязаха, че именно в тази посока Велика Москва се разширява:

Image
Image

Въпреки че все още има информация, че някъде има ISF (съхранение на отработено ядрено гориво).

Популярни по теми