Результаты частичной модернизации вакуумной системы Нуклотрона в 38 ускорительном сеансе
Измерение вакуума по кольцу:
1. 8Д3- самая близкая к каналу инжекции измеряемая на камере точка, новый датчик, шибер, тандем из двух 59 литровых насосов. Измерение на малом цикле – 7*10-7 Па, при цикле 10 кГс и dВ/dt=6 кГс/сек – ~ (5-6)* 10-6 Па.
При включении насосов вакуум ухудшается до ~1*10-5 Па, после некоторого времени откачки - ~1*10-6 Па, что однозначно указывает на имеющуюся течь в насосах. Индивидуальной проверки насосов и комплектующего оборудования до монтажа на кольцо не производилось. Насосы предварительной откачкой на себя не проверяются, поскольку датчики вакуума расположены на кольце за шибером.
2.7Д2 – новый датчик, лучшее ~ 8*10-8 Па, под циклом изменений нет.
3. Теплый участок.
Перед сеансом проведена частичная реконструкция участка: установлены новые шибера кольца Нуклотрона и переходники к ним, датчик тока BERGOZ, вакуумметр и турбомолекулярный насос производительностью 210 л/с с шибером.
Давление на участке до реконструкции ~ 8*10-5 Па. После реконструкции ~ 7*10-6 Па при выключенном насосе, с работающим насосом ~ 3,5*10-6 Па, под циклом изменений нет.
4. Электростатический септум. Новый датчик, шибер, тандем насосов (510 л/с + 59л/с). Измеренное давление приблизительно тоже, что измерялось ранее старым датчиком - ~5* 10-6 Па. Наблюдаются самопроизвольные колебания вакуума ~ (4,5-7)* 10-6 Па. При работающих насосах видимых изменений нет, под циклом тоже. Похоже, что 510 л/с насос имеет течь в районе керамического подшипника.
5. 4Д4 – новый датчик и масс-анализатор «ПРИЗМА Плюс».
Измеренное давление: ~ 2,8*10-7 Па, под циклом изменений нет, при включенном масс-спектрометре ~ 1,5*10-6 Па.
Предварительные выводы по составу остаточных газов:
а) основными компонентами состава масс остаточных газов в месте установки масс-спектрометра (крестовина на патрубке откачки камеры из модуля линзы 4Д4) являются Н2, He и Н2О.
б) требуется несколько десятков часов для выхода на установившийся режим показаний состава масс остаточных газов;
Для более точного анализа состава остаточных газов в камере Нуклотрона требуется больше данных, полученных с помощью масс-спектрометра в различных точках по периметру при разных режимах работы, а также время на осмысление экспериментальных данных.
6. Вакуум в канале инжекции по току разряда магнитно-разрядного насоса, расположенного в конце ионопровода, улучшился ~ в 6 раз. Измерение по новому датчику, расположенному в конце ионопровода, при открытом шибере кольца Нуклотрона дает величину ~ 2,5*10-5 Па и ~ 4,0*10-5 Па при закрытом шибере.
Измерение среднего вакуума:
Оценка среднего вакуума в камере Нуклотрона проводилась, как и в прошлом сеансе, по времени падения интенсивности циркулирующего дейтронного пучка на столе инжекции. В этом сеансе банчировки пучка не требовалось, поскольку экспонента потерь определялась по сигналу с нового датчика тока BERGOZ. На Рис.1 приведена начальная часть такой экспоненты.
Рис.1
Постоянная времени экспоненты ~ 9 сек, что почти на порядок выше величины (1,1 сек), измеренной в предшествующем сеансе.
Оценка среднего вакуума производилась согласно выражениям, приведенным в работе « W. Hardt, A few simple expressions for checking vacuum requirements in a proton synchrotron», ISR-300/GS/68-11, где “natural life time” протонов на азоте для круглой, прямоугольной и эллипсной вакуумных камер соответственно равны:
t
= 
сек;
t
= 
сек;
t
= t 
сек,
где AH , AV - горизонтальный и вертикальный аксептансы,
b - относительная скорость,
g - релятивистский фактор,
P – давление (Торр),
- средняя величина бета-функции.
При соотношении осей эллипса 3, t ≈ 0,8t и для иона Zi с массовым числом Ai:
t ≈ 
Для Нуклотрона, по эквивалентной плотности азота на тепле, при =8м, b = 0,1
( дейтроны с энергией 5 Мэв/н), t ≈ 9 сек и, принимая динамические аксептансы AH = 30 p 10-6 м рад, AV = 30 p 10-6 м рад:
Pср ≈ 1,5 *10-9 Торр.
Предварительные выводы:
В результате проделанных работ на кольце Нуклотрона, средний вакуум при циркуляции на поле инжекции улучшился приблизительно на порядок и составляет по оценкам Pср ≈ 1,5 *10-9 Торр.
Наиболее критичным участком в настоящее время является участок инжекции пучка, где камера Нуклотрона сообщается с каналом инжекции, имеющим вакуум порядка 1,0 *10-7 Торр, и соединенным на другом конце с объемом инжектора Лу-20, имеющим паромасляную откачку.
На это прямо указывает ухудшение вакуума в районе инжектора под циклом почти на порядок.
Нужно отметить, что при конструировании канала инжекции предполагалась установка «хлопушки», отделяющей вакуумный объем канала от кольца Нуклотрона, и открывающейся лишь на короткое время инжекции пучка.
О влиянии цикла магнитного поля на величину вакуума по всему кольцу Нуклотрона пока нет достаточной информации.
Вакуум в инжекторе ЛУ-20:
В прошедшем сеансе впервые не потреблялся «рассол» от азотного завода, использовавшийся ранее для охлаждения ловушек паромасляных насосов. Откачка вакуумных объемов ЛУ-20 производилась с помощью криогенной панели, охлаждаемой жидким азотом, и тремя модернизированными насосами, имеющими азотные ловушки. Питание азотом осуществлялось от азотного «танка» линейного ускорителя (расход азота ~ один «танк» за 12 суток). Без подачи дейтерия в источник ионов вакуум был ~ 8,5*10-7 Торр при работающих трубках дрейфа и подаче ВЧ-мощности.
Проведенная модернизация вакуумной системы ЛУ-20 показала свою работоспособность, позволила избавиться от расходов по «рассолу», существенно сократить затраты времени на пусковой период получения рабочего вакуума и, пожалуй, самое главное, инжектор приобрел возможность проведения на нем экспериментов в рабочем режиме без связи с необходимостью работы азотного завода.
