Цифровой журнал «Компьютерра» № 17

- 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.