Kolari Protvinossa - Vaihtoehtoinen Näkymä

Sisällysluettelo:

Kolari Protvinossa - Vaihtoehtoinen Näkymä
Kolari Protvinossa - Vaihtoehtoinen Näkymä
Anonim

Mutta osoittautuu, että sadan kilometrin päässä Moskovasta, lähellä Protvinon tiedekaupunkia, Moskovan alueen metsiin, haudattiin kymmenien miljardejen ruplien aarre. Et voi kaivaa sitä ja varastaa sitä - ikuisesti maahan piilotettuna, sillä on arvoa vain tieteen historialle. Puhumme Protvinon Korkean energian fysiikan instituutin kiihdyttimen varastointikompleksista (UNK) - koiraspuolisella maanalaisella esineellä, joka on melkein koko iso hadronikokottaja.

Kiihdyttimen maanalaisen renkaan pituus on 21 km. Päätunneli, jonka halkaisija on 5 metriä, laitetaan 20–60 metrin syvyyteen (maastosta riippuen). Lisäksi rakennettiin monia apuhuoneita, jotka yhdistettiin pintaan pystysuorien akselien avulla. Jos Protvinon Proton Collider olisi toimitettu ajoissa ennen LHC: tä, fysiikan perusmaailmaan olisi ilmestynyt uusi vetovoima.

Lisäksi - Neuvostoliiton tärkeimmän törmäyksen historiasta, johon tulevaisuuden fysiikka voitaisiin väärentää.

Suurin projekti

Parafraasin vitsi "Ja minä sanoin sinulle - paikka on kirottu!" Voimme sanoa, että törmäyslaitteet eivät näy tyhjästä - sopivien olosuhteiden on oltava. Monia vuosia ennen kuin tehtiin strateginen päätös rakentaa Neuvostoliiton suurin tieteellinen laitos, vuonna 1960 perustettiin Serpukhov-7-salainen kylä, joka perustettiin korkean energiafysiikan instituutin (IHEP) perustaksi. Alue valittiin geologisista syistä - Moskovan alueen tässä osassa muinaisen meren pohjana oleva maaperä mahdollistaa suurten maanalaisten esineiden sijoittamisen, jotka on suojattu seismiseltä aktiivisuudelta.

Protvino 325 metrin korkeudesta:

Mainosvideo:

Vuonna 1965 saatiin kaupunkityyppisen asutuksen asema ja uusi nimi - Protvino - johdettiin paikallisen Protva-joen nimestä. Vuonna 1967, Protvino, avattiin aikansa suurin kiihdytin - 70 GeV (109 elektroninen voltti) protonisynkronointi U-70. Se on edelleen toiminnassa ja on edelleen Venäjän energiatehokkain kiihdytin.

U-70: n rakenne
U-70: n rakenne

U-70: n rakenne.

Pian he alkoivat kehittää projektia uudelle kiihdyttimelle - protoni-protoni-törmäysaineelle, jonka energia on 3 TeV (1012 eV), josta tulee maailman tehokkain. YK: n teoreettisen perustelujen työtä johti akateemikko Anatoly Logunov, teoreettinen fyysikko, korkeaenergiafysiikan instituutin tieteellinen johtaja. U-70-synkrotronia oli tarkoitus käyttää ensimmäisenä "tehosterokotusvaiheena" UNK-kiihdyttimelle.

UNK-projektissa oli tarkoitus toteuttaa kaksi vaihetta: yksi oli vastaanottaa U-70: stä protonisäde, jonka energia oli 70 GeV, ja nostaa se väliarvoon 400–600 GeV. Toisessa renkaassa (toinen vaihe) protonienergia nousisi maksimiarvoonsa. UNK: n molemmat portaat piti sijaita yhdessä kehätunnelissa, jonka mitat olivat suurempia kuin Moskovan metron kehälinja. Samankaltaisuutta metrolla lisää se, että rakentamisen toteuttivat Moskovan ja Alma-Ata-metrorakentajat.

Kokeilusuunnitelma

1. Kiihdytin U-70. 2. injektiokanava - injektoimalla protonipalkki UNK-kiihdyttimen renkaaseen. 3. Antiprotonien kanava. 4. kryogeeninen vartalo. 5. Tunnelit hadroni- ja neutronikomplekseihin
1. Kiihdytin U-70. 2. injektiokanava - injektoimalla protonipalkki UNK-kiihdyttimen renkaaseen. 3. Antiprotonien kanava. 4. kryogeeninen vartalo. 5. Tunnelit hadroni- ja neutronikomplekseihin

1. Kiihdytin U-70. 2. injektiokanava - injektoimalla protonipalkki UNK-kiihdyttimen renkaaseen. 3. Antiprotonien kanava. 4. kryogeeninen vartalo. 5. Tunnelit hadroni- ja neutronikomplekseihin.

Kahdeksankymmenenluvun alkupuolella maailmassa ei ollut vastaavan koon ja energian kiihdyttimiä. Ei Yhdysvaltojen Tevatron (renkaan pituus 6,4 km, energia 1980-luvun alkupuolella - 500 GeV) eikä CERN-laboratorion Supercollider (renkaan pituus 6,9 km, törmäysenergia 400 GeV) eivät pystyneet tarjoamaan fysiikalle tarvittavia työkaluja uusien kokeiden suorittamiseen …

Maassamme oli laaja kokemus kiihdyttimien kehittämisestä ja rakentamisesta. Dubnaan vuonna 1956 rakennetusta synkrofaasotronista tuli tuolloin maailman tehokkain: energia 10 GeV, pituus noin 200 metriä. Fyysikot tekivät useita löytöjä Protvinoon rakennetussa U-70-synkrotronissa: he rekisteröivät ensin antimateriaalin ytimet, löysivät ns "Serpukhovin vaikutuksen" - hadronisten vuorovaikutusten kokonaispoikkileikkausten lisääntymisen (määrät, jotka määräävät kahden törmäävän hiukkasen reaktion kulun) ja paljon muuta.

Kymmenen vuoden työ

Vuonna 1983 aloitettiin rakennustyöt kaivosmenetelmällä, jossa käytettiin 26 pystyakselia.

UNK-tunnelin täysimittainen malli
UNK-tunnelin täysimittainen malli

UNK-tunnelin täysimittainen malli.

Useiden vuosien ajan rakennus toteutettiin hitaasti - kävelimme vain puolitoista kilometriä. Vuonna 1987 annettiin valtioneuvoston asetus työn tehostamisesta, ja vuonna 1988 Neuvostoliitto osti ulkomailta kaksi modernia Lovat-tunneliporauskompleksia vuodesta 1935 lähtien, joiden avulla Protontonnelstroy aloitti tunnelien rakentamisen.

Image
Image

Miksi jouduit ostamaan tunnelin suojan, jos ennen sitä viisikymmentä vuotta maan rakensi onnistuneesti metro? Tosiasia on, että 150 tonnin Lovat-koneita ei porattu vain erittäin suurella tunkeutumistarkkuudella - jopa 2,5 senttimetriin -, vaan myös vuorataan tunnelin katto 30 senttimetrin betonikerroksella, jossa on metallieristys (tavalliset betonilohot, sisäpuolisesti hitsatulla metallieristeellä). … Paljon myöhemmin Moskovan metrolla pieni osa Trubnaya-Sretensky Boulevard -osuudesta valmistetaan metallieristeisistä lohkoista.

Ruiskutuskanava. Sähköveturin kiskot upotetaan betonilattiaan
Ruiskutuskanava. Sähköveturin kiskot upotetaan betonilattiaan

Ruiskutuskanava. Sähköveturin kiskot upotetaan betonilattiaan.

Vuoden 1989 lopussa noin 70% päärenkaan tunnelista ja 95% injektiokanavasta, yli 2,5 km pituinen tunneli, oli ohitettu ja suunniteltu siirtämään palkki U-70: stä UNK: lle. Rakensimme teknisen tuen kolme rakennusta (suunnitellusta 12), aloitimme maarakenteiden rakentamisen koko kehän ympärille: yli 20 teollisuuskohteita, joissa on monikerroksisia teollisuusrakennuksia, joihin asennettiin vesihuolto, lämmitys, paineilmareitit, korkeajännitejohdot.

Image
Image

Samana ajanjaksona projektissa alkoi olla rahoitusongelmia. Vuonna 1991 Neuvostoliiton romahtamisen jälkeen UNK: sta olisi voitu luopua heti, mutta keskeneräisen tunnelin säilyttämiskustannukset olisivat olleet liian korkeat. Tuhoutunut, pohjaveden tulva, se voisi olla uhka koko alueen ekologialle.

Tunnelin maanalaisen renkaan sulkeminen kesti vielä neljä vuotta, mutta kiihdytysosa oli toivottomasti takana - UNK: n ensimmäisen vaiheen kiihdyttävästä rakenteesta valmistettiin vain noin ¾, ja vain muutama tusina suprajohtavan rakenteen magneetteja (ja vaadittiin 2500, joista jokaisen paino oli noin 10 tonnia). …

Jalusta magneettien testaamiseen
Jalusta magneettien testaamiseen

Jalusta magneettien testaamiseen.

Image
Image

Tässä on kävelymatka läpi tämän kiinteistön bloggaaja samnamoksen kanssa:

Image
Image

Aloitamme kävelymme paikasta, jossa kilvetunneli suoritettiin viimeisessä käännöksessä.

Image
Image

Täällä on paljon mutaa, joissain paikoissa on melko tulvia paikkoja.

Image
Image

Haara tavaratilaan.

Image
Image
Image
Image
Image
Image

Kaivoshäkki.

Image
Image

Joissakin paikoissa on ristikkäin, joissa on suljettu hätätoiminta.

Image
Image
Image
Image

Laitehuone.

Image
Image

Putkipinoaja.

Image
Image
Image
Image
Image
Image

Ja sitten kiskot upotetaan betoniin.

Image
Image
Image
Image
Image
Image
Image
Image

Neptune - "Järjestelmän suurin halli."

Image
Image
Image
Image

Tämä on suuren renkaan eteläosa. Tunneli on täällä melkein täysin valmis - jopa upotetut insertit tehotuloihin sekä itse kaasupolttimen telineet on asennettu.

Image
Image

Kuvien ottamisen prosessissa.

Image
Image
Image
Image

Ja tämä sali johtaa kohti kiihdyttimen toimivaa pientä rengasta, jossa tutkimus on jo käynnissä, joten siirrymme edelleen isoa ympyrää pitkin.

Image
Image
Image
Image

Pian puhdas tunneli päättyi ja viimeinen tunneliosa meni sinne, missä kaivos sijaitsee, josta aloitimme.

Image
Image

Syvyys on noin 60 metriä. Vietettyään 19 tuntia maan alla, poistumme alamaailmasta …

Image
Image

Magneettinen järjestelmä on yksi kiihdyttimen tärkeimmistä. Mitä suurempi hiukkasten energia, sitä vaikeampaa on lähettää niitä ympyräpolkua pitkin, ja vastaavasti sitä voimakkaampien magneettikenttien tulisi olla. Lisäksi hiukkaset on tarkennettava siten, että ne eivät hylkää toisiaan lentäessään. Sen vuoksi hiukkasia kiertävien magneettien lisäksi tarvitaan myös tarkennusmagneetteja. Kiihdyttimien maksimienergiaa rajoittavat periaatteessa magneettisen järjestelmän koko ja kustannukset.

Injektiotunneli oli ainoa osa kompleksista, joka oli 100% valmis. Koska UNK: n kiertoradan taso on 6 m alempi kuin U-70: ssä, kanava varustettiin pidennetyllä magneettien osalla, joka takasi säteen kääntymisen 64 °. Ioni-optinen järjestelmä vastasi U-70: stä erotetun säteen vaihetilavuutta tunnelin käännösten rakenteen kanssa.

Sillä hetkellä, kun kävi selväksi, että "ei ole rahaa ja meidän on pidettävä kiinni", kaikki injektiokanavan tyhjiölaitteet, pumppausjärjestelmät, virransyöttölaitteet, ohjaus- ja valvontajärjestelmät kehitettiin ja vastaanotettiin. Ruostumattomasta teräksestä valmistettu tyhjiöputki, jonka paine on alle 10 (voimaan -7) mm Hg, on kiihdyttimen perusta, hiukkaset liikkuvat sitä pitkin. Injektiokanavan tyhjiökammioiden ja kiihdyttimen kahden vaiheen, kanavien kiihdytettyjen protonien säteen poistamiseksi ja poistamiseksi kokonaispituuden olisi pitänyt olla noin 70 km.

Image
Image

Rakennettiin 15 x 60 m2: n Neptune-sali, jossa kiihdytinkohteet ja ohjauslaitteet piti sijaita.

Image
Image

Pienet teknologiset tunnelit.

Ainutlaatuisen neutronikompleksin rakentaminen on alkanut - UNK: ssa hajonneet hiukkaset purkautuvat maahan erillisen tunnelin kautta, kohti Baikalia, jonka pohjalle on asennettu erityinen ilmaisin. Baikal-järven neutrino-teleskooppi on edelleen olemassa ja se sijaitsee 3,5 km rannikolta, kilometrin syvyydessä.

Image
Image

Koko tunnelissa rakennettiin maanalaisia salia puolitoisen kilometrin välein suurten laitteiden sijoittamiseen.

Image
Image

Päätunnelin lisäksi rakennettiin toinen, tekninen (yllä oleva kuva), tarkoitettu kaapeleille ja putkille.

Image
Image

Tunnelissa oli suoraviivaisia osia kiihdyttimen teknologisten järjestelmien sijoittamiseksi, jotka kaaviossa on merkitty "SPP-1" (tänne U-70: n hiukkassäde tulee) ja "SPP-4" (hiukkaset poistetaan täältä). Ne olivat laajennettuja hallia, joiden halkaisija oli jopa 9 metriä ja pituus noin 800 metriä.

Tuuletusakseli, syvyys 60 m (se on myös KDPV: ssä)
Tuuletusakseli, syvyys 60 m (se on myös KDPV: ssä)

Tuuletusakseli, syvyys 60 m (se on myös KDPV: ssä).

Kuolema ja näkymät

Vuonna 1994 rakentajat kokoontuivat 21 kilometrin tunnelin viimeisen ja vaikeimman hydrogeologisen tilan (pohjaveden takia). Samana ajanjaksona rahat käytännössä kuivuivat, koska hankkeen kustannukset olivat verrannollisia ydinvoimalan rakentamiseen. Laitteiden tilaaminen tai palkkojen maksaminen työntekijöille tuli mahdottomaksi. Vuoden 1998 kriisi pahensi tilannetta. Sen jälkeen kun päätettiin osallistua Suuren hadronin kolarittimen laukaisuun, UNK lopulta hylättiin.

Tunnelien nykytila, jota edelleen seurataan
Tunnelien nykytila, jota edelleen seurataan

Tunnelien nykytila, jota edelleen seurataan.

Vuonna 2008 käyttöön otettu LHC osoittautui nykyaikaisemmaksi ja voimakkaammaksi, lopulta tappaen ajatuksen Venäjän törmäyslaitteen reanimoimisesta. On kuitenkin mahdotonta jättää jättiläiskompleksia ja nyt se on "matkalaukku ilman kahvaa". Liittovaltion talousarviosta käytetään vuosittain rahaa vartijoiden ylläpitoon ja veden pumppaamiseen tunneleista. Varoja käytetään myös lukuisten salien betonimiseen, jotka houkuttelevat teollisen eksoottisuuden ystäviä ympäri Venäjää.

Viimeisen kymmenen vuoden aikana on ehdotettu erilaisia ideoita rakennuksen kunnostamiseksi. Tunnelissa voisi olla suprajohtava induktiovarasto, joka auttaisi ylläpitämään koko Moskovan alueen sähköverkon vakautta. Tai siellä voitaisiin tehdä sienitila. Ideoita on monia, mutta ne kaikki leviävät rahan puuttumiselta - liian kallista on jopa haudata kompleksi ja täyttää se kokonaan betonilla. Sillä välin tieteen luvat, joita ei ole vaadittu, ovat edelleen muistomerkki Neuvostoliiton fyysikkojen toteutumattomalle unelmalle.

LHC: n läsnäolo ei tarkoita kaikkien muiden törmäyslaitteiden eliminoitumista. Korkean energian fysiikan instituutin U-70-kiihdytin on edelleen suurin toiminnassa Venäjällä. Dubnaan lähellä Moskovaa rakennetaan raskaan ionin kiihdytin NIKA. Sen pituus on suhteellisen lyhyt - NIKA sisältää neljä 200 metrin rengasta - mutta alueen, jolla törmäyslaite toimii, tulisi kuitenkin tarjota tutkijoille "raja" -tila, kun ytimet ja atomiytimistä vapautuneet hiukkaset esiintyvät samanaikaisesti. Fysiikan kannalta tätä aluetta pidetään yhtenä lupaavimmista.

NIKA-törmäyslaitteella suoritettavan perustutkimuksen joukossa on varhaisen maailmankaikkeuden mikroskooppisen mallin mallintaminen. Tutkijat aikovat käyttää kollideria etsimään uusia syövän hoitomenetelmiä (tuumorin säteilyttäminen hiukkassäteellä). Lisäksi asennusta käytetään tutkimaan säteilyn vaikutusta elektroniikan toimintaan. Uuden kiihdyttimen rakennuksen on tarkoitus valmistua vuonna 2023.

Mutta lukijat huomasivat heti, että Suur-Moskova laajeni juuri tähän suuntaan:

Image
Image

Vaikka on vielä tietoa siitä, että jossain on olemassa ISF (käytetyn ydinpolttoaineen varastointi).