SCIENCE BRINGS NATIONS TOGETHER Международная Школа Ускорительной Физики: Циклотроны

25 Aug 2024, 12:00 → 30 Aug 2024, 17:00 Europe/Moscow

Современные циклические ускорители заряженных частиц – это сложные комплексы, вобравшие в себя все передовые достижения науки и техники. Такие установки играют важную роль в современных исследованиях самой разной направленности: фундаментальные исследования в области элементарных частиц и механизмов ядерных реакций, диагностика и лечение заболеваний, материаловедение, стерилизация, сельское хозяйство и пр.

Разработка, реализация и дальнейшая эксплуатация ускорителей предъявляют высокие требования к квалификации задействованного научного и инженерного-технического персонала, что подразумевает глубокое понимание теоретических основ и практических аспектов функционирования составляющих их систем. Программа Школы нацелена на углубленное изучение основных принципов работы циклических ускорителей, а также принципов проектирования и эксплуатации основных систем циклотронов. Особое внимание уделяется установкам Лаборатории ядерных реакций им. Флёрова, на которых проводятся передовые фундаментальные и прикладные исследования.

 

Регистрация участников продлится с 27 мая по 1 июля 2024 г. 

К участию приглашаются сотрудники научных организаций, студенты и аспиранты профильных ВУЗов. Возраст участников: до 35 лет включительно.

Рабочий язык Школы - русский.

Организационный взнос:

40000 руб. – для участников из ОИЯИ,
48000 руб. – для сторонних участников (в том числе НДС 20%).

Организационный взнос включает в себя проживание, трехразовое питание, комплект участника, кофе-брейки, развлекательные мероприятия, трансфер от г. Дубна до места проведения Школы и обратно.
Для ограниченного числа участников предусмотрена материальная поддержка (оплата организационного взноса) – для участия в конкурсе необходимо приложить  мотивационное письмо и письмо-рекомендацию от научного руководителя.

Ссылка для оплаты орг. взноса появится после окончания регистрации.

 

Информационное письмо ШУФ.jpg

Постер МШУФ.pdf

Sunday 25 August

16:15 Проезд Дубна-Вербилки

17:15 Заселение и регистрация участников

Monday 26 August

08:00 Завтрак

Открытие

1 История ускорителей. Ускорители тяжелых ионов для прикладных задач и промышленного применения.

Speaker: Dr Борис Николаевич Гикал (ОИЯИ)

Школа ОМУС Вербилки 2024.ppt

10:45 Кофе-брейк

2 Синтез сверхтяжелых элементов: цели методы и задачи

Повышенная стабильность сверхтяжелых элементов обусловлена ​​существованием «Острова стабильности» — предсказанной во второй половине 1960-х годов
гипотетической области на ядерной карте с центром в районе Z=114 и N=184. Подтверждение существования Острова стабильности сверхтяжелых элементов стало одним из
важнейших результатов экспериментов по синтезу сверхтяжелых ядер на пучке 48Ca, выполненных в ЛЯР ОИЯИ в 1999-2016 гг.

Сегодня ранее открытые сверхтяжелые элементы стали доступны для детального изучения их свойств благодаря созданию новых ускорительных комплексов,
таких как Фабрика сверхтяжелых элементов (СТЭ) в ОИЯИ. Синтез новых, еще более тяжелых элементов и связанный с ним поиск границ существования
химических элементов остается актуальной задачей ядерной физики.

В докладе обсуждаются выполненные и планируемые исследования на Фабрике СТЭ.

Speaker: Dr Александр Владимирович Карпов (ОИЯИ)

Karpov_школа_циклотроны.pptx

3 Основы классической теории электромагнетизма для ускорителей заряженных частиц

Лекция посвящена изложению основных положений классической электродинамики (уравнений Максвелла) и их приложению к ускорителям заряженных частиц.
Будут рассмотрены уравнения Максвелла в обобщенных ортогональных системах координат, которые при наличии граничных и начальных условий должны быть решены, как правило численно, при проектировании ускоряющих (ускорители заряженных частиц) и замедляющих (генераторы СВЧ сигналов) систем.
Также будут затронуты основы специальной теории относительности и скин-эффект.

Speaker: Dr Вячеслав Сергеевич Дюбков (НИЯУ МИФИ)

ШУФ_Циклотроны_Дубна_2024.pptx

Общее фото

13:30 Обед

4 Основы классической теории электромагнетизма для ускорителей заряженных частиц

Лекция посвящена изложению основных положений классической электродинамики (уравнений Максвелла) и их приложению к ускорителям заряженных частиц.
Будут рассмотрены уравнения Максвелла в обобщенных ортогональных системах координат, которые при наличии граничных и начальных условий должны быть решены, как правило численно, при проектировании ускоряющих (ускорители заряженных частиц) и замедляющих (генераторы СВЧ сигналов) систем.
Также будут затронуты основы специальной теории относительности и скин-эффект.

Speaker: Dr Вячеслав Сергеевич Дюбков (НИЯУ МИФИ)

ШУФ_Циклотроны_Дубна_2024.pptx

5 Основы динамики заряженных частиц в электромагнитных полях

Speaker: Михаил Михайлович Шандов (ОИЯИ)

Движение_частиц_ЭМ_полях_2024_08_26_ШУФ.pptx

18:00 Ужин/свободное время

Tuesday 27 August

08:00 Завтрак

6 Источники многозарядных ионов

В лекции рассмотрены источники многозарядных ионов различных типов. Во введении даны основные понятия физики плазмы и атомной физике применительно к источникам многозарядных ионов, рассмотрены основные процессы образования и потерь многозарядных ионов в плазме ионного источника.
Рассмотрены принцип действия и устройство современных источников многозарядных ионов: ECR (Electron Cyclotron Resonance), EBIS (Electron Beam Ion Source), LIS (Laser Ion Source).
Дан краткий обзор работ по развитию источников многозарядных ионов на основе электронно-циклотронного резонанса (ECR) в ЛЯР ОИЯИ.
Рассмотрены методы получения пучков ионов твердых веществ из источников ЭЦР типа.

Speaker: Dr Сергей Леопольдович Богомолов (ОИЯИ)

11:00 Кофе-брейк

7 Линейные ускорители тяжелых ионов

В лекции представлен краткий исторический обзор и основные направления развития линейных ускорителей, а также примеры современных проектов ускорительных комплексов на базе линейных ускорителей тяжелых ионов

Speaker: Dr Тимур Вячеславович Кулевой (НИЯУ МИФИ)

13:00 Обед

8 Коллайдеры

В лекции будут рассмотрены краткая история развитие коллайдеров, их основные типы, и основные ускорительные технологии, на которых базируется работа коллайдеров.

Speaker: Dr Валерий Анатольевич Лебедев (ОИЯИ)

03_NovosibirskColliders.pdf

9 Циклотрон против синхротрона

Проводится качественное сравнение технического устройства синхротронов и циклотронов с затрагиванием методов моделирования динамики пучка в них

Speaker: Dr Виктор Леонидович Смирнов (ОИЯИ)

4_pdf_Report_Smirnov_Cyclotron_School_2024.pdf

10 Сверхпроводящие медицинские циклотроны

Дан обзор современных сверхпроводящих циклотронов для медицинских применений с упором на их особенности и физико-технические решения, позволившие им быть успешно реализованными, с затрагиванием методов моделирования динамики пучка в них.

Speaker: Dr Виктор Леонидович Смирнов (ОИЯИ)

5_pdf_Short_Report_Smirnov_Cyclotron_School_2024.pdf

17:30 Ужин/свободное время

Развитие образного мышления

Convener: Юрий Дмитриевич Куклачев

Wednesday 28 August

08:00 Завтрак

11 Применение циклотронов: трековые мембраны и иные нано- и микропористые структуры

Speaker: Dr Павел Юрьевич Апель (ОИЯИ)

12 Газонаполненные сепараторы в экспериментах по синтезу сверхтяжелых элементов

Получаемые на ускорителях пучки тяжелых ионов активно используются для изучения структуры ядра и синтеза новых экзотических изотопов. Однако, для регистрации ядер их необходимо отделить от высокоинтенсивного пучка налетающих ионов, который может повредить практически любую детектирующую аппаратуру. В области изучения реакций полного слияния, приводящих к образованию сверхтяжелых ядер, наиболее часто для подавления пучка используются газонаполненные сепараторы. В данной лекции описывается принцип их работы и рассмотрены три установки Лаборатории ядерных реакций - сепаратор DGFRS, на котором были синтезированы 5 новых элементов, сепаратор DGFRS-2, активно используемый прямо сейчас, и сепаратор GASSOL, эксперименты на котором начнутся в 2025-2026 году.

Speaker: Dr Дмитрий Игоревич Соловьев (ОИЯИ)

02_Школа циклотронов Соловьев.pptx

10:45 Кофе-брейк

13 Ускоряющие и высокочастотные системы ускорителей

В лекции будет рассказано о том, зачем в ускорителях используются электромагнитные поля СВЧ диапазона.

Будет дано общее представление о ускоряющих структурах – высокочастотных устройствах, предназначенных для передачи энергии пучку заряженных частиц: ускоряющие волноводы (ускорение на бегущей волне)/ ускоряющие резонаторы (ускорение в поле стоячей волны), перечислены основные электродинамические характеристики ускоряющих структур, принципы создания и приведены примеры реализации ускоряющих структур на низкие фазовые скорости и для релятивистских частиц, для линейных ускорителей и для кольцевых ускорителей.

Будет дан обзор физических принципов работы и особенностей используемых в настоящее время приборов, предназначенных для генерации СВЧ-полей большой мощности (электронно-вакуумных и полупроводниковых) и систем передачи СВЧ энергии ускорителей - принципы построения, применяемые устройства для управления и измерения параметров электромагнитных волн.

Speaker: Dr Михаил Владимирович Лалаян (НИЯУ МИФИ)

03_Lalayan - RF - Dubna2024.pptx

14 Ускоряющие системы

Физический процесс ускорения элементарных частиц под действием электрического поля, от простых систем к циклотронам. Использование коаксиальных структур в циклотронах ЛЯР. Методы ввода мощности и мониторинга рабочих параметров ускоряющих систем. Банчировка пучка ионов перед ускорением.

Speaker: Дмитрий Сергеевич Белозёров (ОИЯИ)

13:30 Обед

15 Применение теплых магнитов в системах ускорительного комплекса

Для управления пучками заряженных частиц в процессе их ускорения или транспортировки используются магнитные поля заданной конфигурации. Источником магнитных полей в зависимости от поставленных задач могут служить как постоянные магниты, так и электромагниты, а также их комбинации. Использование того или иного типа магнитов зависит от многих факторов, основными из которых являются степень сложности производства и эксплуатационные качества. В лекции рассматриваются факторы применимости теплых магнитов в системах ускорительного комплекса.

Speaker: Dr Иван Анатольевич Иваненко (ОИЯИ)

05_Теплые магниты short version.pptx

16 Сверхпроводящие магниты

Speaker: Dr Сергей Александрович Костромин (ОИЯИ)

06_2_SC-magnets for particles accelerators___2024_08_28___.pptx

16:45 Перерыв

17 Системы инжекции вывода и транспортировки пучков заряженных частиц в циклотронном комплексе

Системы инжекции, вывода и транспортировки пучков заряженных частиц являются важными элементами циклотронного комплекса, во многом определяющие его эффективность. Это следует из того что основные потери пучка происходят именно при его инжекции и в процессе вывода из циклотрона. Система транспортировки пучков заряженных частиц является отдельным элементом ускорительного комплекса и отвечает за эффективную доставку инжектируемых или ускоренных пучков до заданной точки. В лекции рассматриваются различные варианты систем инжекции и вывода, а также основные принципы построения линий транспортировки.

Speaker: Dr Иван Анатольевич Иваненко (ОИЯИ)

07_Системы инжекции.pptx

08_Системы вывода.pptx

18:30 Ужин/свободное время

Квиз

Thursday 29 August

08:00 Завтрак

18 Особенности конструкции, специфика разработки и изготовления циклотронов ЛЯР ОИЯИ

Speaker: Максим Алексеевич Бычков (ОИЯИ)

19 Вторичные пучки (пучки радиоактивных изотопов)

Возможности получения вторичных пучков (пучков радиоактивных изотопов) в первую очередь определяют горизонт доступности для исследования ядер вблизи и за границей нуклонной стабильности. Рассмотрим методы получения вторичных пучков, их свойства, методы формирования и очистки. Сформулируем подходы к работе с учетом особенностей присущих вторичным пучкам.

Speaker: Сергей Анатольевич Крупко (ОИЯИ)

02_Вторичные пучки.pdf

10:30 Кофе-брейк

20 Диагностика пучков тяжелых ионов

В данной лекции будут рассмотрены вопросы диагностики пучков тяжелых ионов от источника ионов до физической мишени. Принципы устройств и особенности их применения.

Speaker: Аскар Исатов (ОИЯИ)

03_Диагностика пучков ионов.pptx

21 Принципы компоновки узлов циклотрона

Speaker: Георгий Герасимович Гульбекян (ОИЯИ)

04_компоновка и оптимизация параметров циклотронного комплекса тяжелых ионов 11.pptx

13:00 Обед

22 Циклотроны для ПЭТ: эксплуатация и техническое обслуживание

Лекция посвящена особенностям эксплуатации и технического обслуживания серийных циклотронов с энергиями протонных пучков 11-18 МэВ, используемых в ядерной медицине. Представлены требования к машинам такого типа, проведен анализ распространенности циклотронов различных производителей. Подробно рассмотрены различия в реализации и обслуживании основных подсистем циклотронов, различия в подходах к организации сервисных услуг производителями. Приведена статистика поломок, разобраны типичные неисправности и методы их диагностики и устранения.

Speaker: Егор Николаевич Соколов (РадиоМедСинтез)

для публ Соколов Циклотроны для ПЭТ эксплуатация и техническое обслуживание.pptx

23 Инженерные системы ускорителя: Система водоохлаждения

Система охлаждения играет важную роль в работе ускорителей, так как она обеспечивает отвод тепла от нагреваемых элементов циклотрона. Это предотвращает перегрев и повреждение ключевых компонентов ускорителя, гарантируя стабильность работы и исключая аварийные ситуации. В лекции будут рассмотрены основные принципы работы системы охлаждения, её компоненты и функции.

Speaker: Александр Юрьевич Зудин (ОИЯИ)

06_лекция.pptx

24 Инженерные системы ускорителя: Вакуумная система

Speaker: Артем Рафаэлевич Галимов (ОИЯИ)

07_Галимов_АР, 20240829-01.pptx

25 Автоматизация инженерных систем ускорителей

Speaker: Роман Владимирович Пивин (ОИЯИ)

18:15 Ужин/свободное время

Круглый стол

Friday 30 August

08:00 Завтрак

26 Обзор ускорительных установок ЛЯР

В докладе дан обзор циклотронов, входящих в ускорительных комплекс ЛЯР – циклотроны У-400, У-400М и ДЦ-280. Представлены их основные параметры и технические особенности. Приведены результаты экспериментального исследования параметров ускорителя и ускоряемых пучков.
Проекты развития ускорительного комплекса, реализуемые в ЛЯР.

Speaker: Василий Алексеевич Семин (ОИЯИ)

01_Ускорительный комплекс ЛЯР 30.08.24.pptx

27 Проекты развития ускорительного комплекса, реализуемые в ЛЯР

В докладе представлена информация о проектах развития ускорительного комплекса ЛЯР. Представлен проект специализированного для прикладных исследований ускорительного комплекса ДЦ-140. Представлены проектные параметры циклотрона и дана информация о текущем состоянии проекта. Также представлены концептуальные решения реконструкции циклотрона У-400 в рамках проекта У-400Р.

Speaker: Dr Кирилл Борисович Гикал (ОИЯИ)

02_Гикал_проекты ЛЯР_24.pptx

10:30 Кофе-брейк

28 Использование пучков ускоренных тяжелых ионов для исследования радиационной стойкости функциональных материалов

Пучки быстрых тяжелых ионов, получаемые на ускорителях ЛЯР ОИЯИ, широко используются для различных приложений радиационного материаловедения. Такие ионы при прохождении через вещество теряют основною долю своей энергии на ионизацию среды. Крайне высокий уровень возбуждения электронной подсистемы, создаваемый при этом, сопровождается релаксацией электронного ансамбля и передачей части энергии решетке мишени, вызывая формирования поврежденной области – трека иона. Такие уникальные характеристики ускоренных тяжелых ионов позволяют применять их в трех основных направлениях: моделирование воздействия осколков деления на конструкционные материалы ядерной энергетики, изучение радиационной стойкости электронных компонент аэрокосмических аппаратов к облучению космическими лучами, а также наноразмерная модификация свойств и наноструктурирование материалов. В докладе обсуждаются вопросы изучения радиационной стойкости материалов ядерной энергетики и электроники. Приводится краткое описание установок и методов, применяемых как для получения пучков ионов с заданными характеристиками, так и техник послерадиационных исследований структуры и свойств облученных систем. В работе демонстрируются наиболее актуальные результаты исследований морфологии радиационных повреждений в металлах, диэлектриках и полупроводниках в зависимости от условий облучений: массы и энергии ионов, дозы облучения, температуры и т.д.

Speaker: Dr Руслан Аликович Рымжанов (ОИЯИ)

03_2024_ШУФ_лекция_Рымжанов.pptx

29 Фрагмент-сепараторы ЛЯР: КОМБАС, АКУЛИНА-1 и АКУЛИНА-2

Фрагмент-сепараторы - это установки для получения (транспорта и очистки) вторичных пучков методом сепарации «на лету». В ЛЯР на пучках циклотрона У-400М работают три фрагмент-сепаратора: КОМБАС, АКУЛИНА-1 И АКУЛИНА-2. На базе последнего создается экспериментальный комплекс для решения широкого круга научных задач в области легких экзотических ядер. Рассмотрим их работу и устройство, возможности и ограничения, как с технической точки зрения, так и современных методов исследования вблизи и за границей ядерной стабильности.

Speaker: Сергей Анатольевич Крупко (ОИЯИ)

04_FLNR FS - COMBAS ACCULINNA 1&2.pdf

Закрытие

13:00 Обед

14:30 Сбор и отправление участников

Проезд Вербилки-Дубна

30 Экскурсия на Фабрику СТЭ

В Лаборатории ядерных реакции им. Г.Н. Флерова за последние 20 лет синтезировали пять новых элементов, завершающих седьмой период таблицы Менделеева. Все они были получены с использованием бомбардирующих ионов 48Са. Наиболее тяжёлым элементом, синтезируемым в реакциях с 48Са, является элемент с Z = 118. Для синтеза более тяжёлых нуклидов необходимо использование более тяжёлых бомбардирующих частиц: 50Ti, 54Cr, 58Fe и т.д. В 2019 году с целью расширения возможностей и повышения эффективности проведения экспериментов по синтезу и изучению ядерно-физических и химических свойств сверхтяжёлых элементов была запущена Фабрика сверхтяжелых элементов, базовой установкой которой является сильноточный изохронный циклотрон ДЦ-280. Во время экскурсии будет показан циклотрон ДЦ-280, рассказаны принцип его работы и основные отличия от других установок ЛЯР. Также будут представлены результаты работ, проведенных на Фабрике СТЭ.

Speaker: Андрей Александрович Протасов (ОИЯИ)