этих электродов запасено больше энергии, чем в обычных электростатических ускорителях. А в электростатических системах всегда бывают пробои. Это можно сравнить с молнией, которая портит поверхность. И нам говорили, что поверхность так испортится, что невозможно будет снова подняться на это напряжение, это гиблое дело. У нас был опыт, который позволял надеяться, что эту проблему можно обойти. Но проверить это можно было, только построив машину в натуральную величину.
- А как вы решили задачу с поверхностью?
- Все отлично! Нас эта проблема миновала.
- Неужели случайно?
А непонятно. Не то, что случайно. У нас было предположение, что дуга (дуга - вид электрического пробоя - прим. авт.) не будет долго стоять на одном месте, а будет уходить, и поверхность, таким образом, сохранится. У меня был конкретный опыт по плазменной тематике, с плазменными пушками. Но это были чисто интуитивные ощущения, и нельзя было четко сказать, что они оправдаются. Мы делали специальные эксперименты на маленькой установочке, они показывали, что мы двигаемся правильно. После мы перешли к созданию большой установки, и, действительно, нам, можно честно сказать, повезло. Всё работает. Мы достигли необходимого напряжения. С запасенной энергией нет никаких проблем. Пробои бывают, но это нормально, машина восстанавливается и работает. Это была самая сильная неопределенность всего нашего проекта.
- Расскажите о заказчиках, которые у вас уже были.
- Помимо энтузиазма необходима финансовая поддержка. К сожалению, эту машину сделали не на российские деньги. Почему-то только европейцы, японцы, американцы готовы вкладывать деньги в проекты, которые не гарантируют результата. Может быть, они и вкладывали в наш проект деньги, потому что мы честно говорили, что идем непроторенным путем и не знаем, что получится. Но если получится, то будет здорово. Это будет нечто новое.
- А вы что будете им за это должны?
- Ничего. Были ещё контракты. На самой ранней стадии нашим проектом заинтересовалась компания Kawasaki Heavy Industries, знаете, такие мотоциклисты есть? Мы заключили с ними контракт о жидкометаллическом охлаждении мишени, когда мишень диаметром 10 см, нагреваемую протонным пучком мощностью 20 кВт, надо было так эффективно охлаждать, чтобы температура мишени не поднималась выше 150˚С . Удивительно, что охлаждать можно металлом, и тут можно вспомнить "квантовскую" шутку: "Сварка взрывом, сборка трезвым". А если серьезно, то мы действительно сделали систему охлаждения галлием, но потом для себя нашли более простое решение.
- И как вы это делаете?
- Умеем. Всё тривиально. Водой. Турбулентный поток воды, текущей с большой скоростью, эффективно снимает тепло. Мы обнаружили, что турбулентное течение с пузырьковым кипением ещё эффективнее снимает тепло, но при увеличении мощности может начаться пленочное кипение, когда возникающий слой пара отсекает воду от охлаждаемой поверхности, и мишень тут же сгорает. Выяснили, что пленочное кипение реализуется при мощности нагрева, примерно в 2 раза большей той, когда начинают появляться пузырьки. Мы выбрали режим охлаждения перед пузырьковым кипением, так что если начинается пузырьковое кипение, мы понимаем, что у нас есть время, либо двойной запас по мощности перед разрушением мишени.
Другая проблема состояла в выборе подложки мишени. Для генерации нейтронов на подложку напыляется тонкий слой лития. Тонкий нужен для того, чтобы минимизировать сопутствующий поток гамма- квантов. Протоны, тормозясь, пролетают сквозь литий и останавливаются в подложке. Поскольку протоны моноэнергетичны и, проходя через вещество, почти не рассеиваются, то все они останавливаются на одной и той же глубине, и в этом месте происходит накопление водорода. В определенный момент давление газа становится столь значительным, что рвёт поверхность - возникает блистер. Это выглядит так, будто у человека выступил пот. Вся поверхность покрылась пузырьками. И с этим ничего не поделаешь. Любой металл под действием протонного пучка будет вот так вот "потеть".
Нашей целью стало найти металл, который бы максимально долго не модифицировался под действием протонного пучка. Мы это сделали, причём за деньги бельгийской компании IBA. Они решили вложиться в нейтронозахватную терапию, подписали контракт с японцами. Когда поняли, что есть проблемы с мишенью, вышли на нас. Мы за полгода сделали стенд, провели эксперименты, нашли нужный материал, в сотню раз более стойкий, чем медь. Медная подложка обеспечивает наилучший теплосъём, но тогда её надо будет менять каждые 30 минут. А найденный материал с высоким коэффициентом диффузии водорода стоит под пучком 40 часов. А это уже нормально и для клиники - мишень нужно будет менять раз в неделю, например, по субботам.
- Как всё здорово складывается.
- Да, теперь бы ещё установка заработала. В 1998 году мы начали этим заниматься. И при поддержке грантов и контрактов в 2007 году мы создали эту установку как ускоритель, убедились, что он держит напряжение, и получили протонный пучок с требуемой энергией. Буквально в первых экспериментах, помимо того, что получили энергию, мы пробовали получить как можно больший ток. Чуть ли не в первых экспериментах мы получили ток 2,8 мА. В 2008 году мы поставили мишень, и получили первые нейтроны. Это была важная веха, было интересно работать и осмыслять, что же у нас регистрируется? Приятно вспомнить. Мы думали, что на этом наша задача и кончится. Все, мы понимаем, как сделать ускоритель, и если кто-то попросит его сделать, мы этим займемся. Но никто из медиков не хочет выходить на нас: методика пока не отработана, а медики любят лечить только теми методами, которые хорошо развиты.
- Но медицина - это же не только практика, но ещё и наука.
- Видно, не так легко, как физики, они готовы бросаться в омут. Дальше мы поняли, что не надо ждать, что кто-то придёт и закажет установку. Мы избрали другую стратегию - на установке пытаемся сделать Центр коллективного пользования. Мы говорим: наша цель, помимо развития ускорительной техники, - обеспечить поток нейтронов, который вам нужен. Хотя никто не знает, что им нужно, будем вместе думать. Для того, чтобы установка работала в режиме коллективного пользования, необходимо сделать так, чтобы она надежно работала, а это тоже сложная задача.
Наша ближайшая цель - обеспечить необходимый поток эпитепловых нейтронов и его контролировать, измерять. Вот аспирант Саша Макаров занимается времяпролётной методикой измерения спектра нейтронов. Оказалось, что для реализации этой методики мы предложили новое техническое решение генерации коротких импульсов нейтронного излучения, думаем его сейчас запатентовать. Недавно Саша выиграл конкурс Рособразования и стал в институте первым "целевым аспирантом". На развитие этой методики от государства мы получим за 2 года 600 тысяч рублей.
- Это существенные деньги?
- Нет, несущественные. А вообще, значительные силы и время уходят на то, чтобы писать заявки и отчитываться. После того, как в 2007 году мы сделали установку, стали, наконец, получать финансирование от Министерства образования и науки как уникальная установка. До этого в институте поддерживались две уникальные установки, открытые магнитные ловушки для удержания и нагрева плазмы и ускорительный комплекс встречных электрон-позитронных пучков, наша установка стала третьей. Но количество денег, получаемых на уникальную установку, неадекватно малое. Самое обидное, что по контракту требуется отчёт два раза в год. В реальности же - почти каждый квартал.
В последнее время Рособразованием объявляется значительное количество программ, но правила странные. Есть три критерия оценки кандидатов на заключение контрактов: цена, время выполнения контракта и качество работы, квалификация. Цена дает 1/3 оценок, время - 1/3 и качество. Что такое цена? Чем меньше ты попросишь, тем тебе больше баллов. Что такое время? Если вы будете выполнять контракт до предельной даты, т.е. 3 года, то получите 0 баллов, а если на 60 дней раньше, то получите 100 баллов. Это что - проверка на прочтение конкурсной документации объемом сотню страниц? И только 1/3 дается за качество. Понятно, что мы выиграли по этому критерию. Но я видел, что получили финансирование проекты, у которых актуальность 1 балл из 10 возможных. Получается, что работа неактуальна, но если попросили немного денег, то её государство поддерживает. Зачем?
Деньги, конечно, важны. Но не так уж и много денег нам надо. Наша разработка не на мировом уровне, а выше него. В октябре в Буэнос-Айресе пройдет очередной уже 14-й Конгресс по нейтронозахватной терапии, там есть отдельная секция "ускорительные источники нейтронов". Организаторы
