Компьютерра PDA 15.05.2010-21.05.2010

- 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.