В Объединенном институте ядерных исследований совместно с Институтом ядерной физики им. Г. И. Будкера СО РАН планируется проведение экспериментов с ускорительным комплексом NICA, посвященных изучению спиновых эффектов в столкновениях поляризованных протонов и дейтронов. Как дополнение к программе физики спина предполагается провести эксперимент по проверке нарушения P-четности в pd-рассеянии на мишени. Для его осуществления необходимо изучить возможности получения пучка p или d с динамически устойчивой продольной поляризацией разного знака. В статье исследуется организация такой конфигурации спина с помощью ВЧ-ротаторов в кольце Nuclotron, моделируется процесс переворота спина пучка дейтронов и протонов с учетом синхротронных колебаний и энергетической диффузии. В результате делаются выводы о возможности получения динамически устойчивой продольной поляризации данным способом.

В рамках реализации Федеральной научно-технической программы развития синхротронных и нейтронных исследований и исследовательской инфраструктуры на 2019–2027 гг. на базе Национального исследовательского центра «Курчатовский институт» (далее – НИЦ «Курчатовский институт») создается новейший научно-образовательный медицинский центр ядерной медицины (НОМЦ ЯМ). В задачу сооружения НОМЦ ЯМ также входит строительство центра протонной лучевой терапии, который должен стать базой долговременных многолетних разработок оборудования и технологий протонной лучевой терапии новых поколений, их внедрения в практическое здравоохранение путем тиражирования в субъектах Российской Федерации и дружественных странах, а также подготовки кадров (медицинских физиков и клиницистов). В статье представлены результаты эскизного проектирования ускорительного оборудования для создаваемого комплекса протонной лучевой терапии, который реализуется на базе протонного синхротрона.

В ИЯФ СО РАН была разработана, изготовлена и запущена в ОИЯИ система перевода пучка из бустера в нуклотрон комплекса НИКА. В статье рассматривается аппаратура подсистем контроля и управления, а также описываются принципы и состав комплекта программного обеспечения на основе платформы Tango, предназначенного для выполнения инженерных манипуляций с отдельными элементами и пригодного для работы во время ускорительных сеансов.

В протонной терапии сканирование объекта облучения по глубине производится изменением выходной энергии (ВЭ) ускоренного пучка. В импульсных линейных ускорителях принята регулировка ВЭ за счет изменения амплитуды и/или фазы поля в ускоряющих элементах от одного СВЧ-импульса к другому. Применение являющихся безынерционными ускоряющих секций на бегущей волне позволяет быстрее изменять фазу ускоряющего поля в течение ВЧ-импульса. Фаза и амплитуда поля в секции определяется как фазой и амплитудой входного СВЧ-сигнала, так и процессом его распространения в дисперсной структуре. Результаты расчета распространения бегущей волны в ускоряющей структуре при изменении фазы СВЧ-сигнала и результаты моделирования динамики частиц подтверждают изменение ВЭ-ускорителя в процессе СВЧ-импульса. Предлагаемая методика регулировки ВЭ позволяет многократно повысить скорость сканирования объекта облучения по глубине.

В статье описана магнитная система инжектора для источника СИ «Сибирский кольцевой источник фотонов» (СКИФ). Представлены результаты моделирования квадрупольных и соленоидальных линз, а также дипольных корректоров для инжектора на основе линейного ускорителя. Данные элементы должны обеспечить возможность транспортировки электронного пучка на протяжении всего ускорителя без потерь. Продемонстрированы результаты измерений всех произведенных магнитных элементов. В настоящий момент все описанные элементы штатно работают на стенде линейного ускорителя.

В Институте ядерной физики СО РАН (ИЯФ СО РАН) разработан ускорительный источник эпитепловых нейтронов VITA, используемый для развития методики бор-нейтронозахватной терапии (БНЗТ) злокачественных опухолей и ряда других приложений. Для управления установкой, хранения и анализа данных ранее создана система автоматизации, позволяющая оператору обеспечивать длительное стабильное получение пучка протонов или дейтронов в широком диапазоне изменения энергии и тока, а научным сотрудникам получать экспериментальные данные и обрабатывать их в режиме реального времени.

 В настоящее время ИЯФ СО РАН изготавливает ускорительный источник нейтронов VITA для Национального медицинского исследовательского центра онкологии им. Н. Н. Блохина в Москве и планирует ввести его в эксплуатацию в 2025 г. В отличие от работающей экспериментальной установки ИЯФ СО РАН будет использоваться источник ионов компании D-Pace (Канада).

В данной работе представлена процедура автоматизации нового ионного источника, алгоритмы управления, коэффициенты PID-регулятора и рабочие параметры, которые позволили получить максимальный средний ток пучка на цилиндре Фарадея 13 мА со стабильностью 0,14 %.

В исследовании проведен сравнительный анализ некоторых приближенных и точных решений для модифицированного формирующего электрода в пушке Пирса с тепловым зазором. С использованием численного моделирования показана степень эквивалентности разных решений с точки зрения практической реализации и качества пучка. Наконец, представлена конкретная форма модифицированного пирсовского электрода с учетом реалистичных ограничений на произвольность конструкции.

В рамках реализации мегапроекта NICA (Nuclotron-based Ion Collider fAcility) в Лаборатории физики высоких энергий (ЛФВЭ) Объединенного института ядерных исследований (ОИЯИ) проводится сборка магнито-криостатной системы коллайдера. Структурными единицами магнито-оптической структуры коллайдера являются 88 дипольных и 82 квадрупольных магнита различной конфигурации. С целью повышения точности юстировки квадрупольных магнитов на теоретическую замкнутую орбиту пучка в коллайдере необходимо измерить положение магнитной оси в системе координат магнита. Для проведения таких измерений в ЛФВЭ используется вибрационная струнная методика. Новая измерительная система, реализующая такую методику, разработана и введена в эксплуатацию в ЛФВЭ. Система работает при температуре окружающей среды и позволяет измерять положение магнитной оси с точностью ±0,053 мм. В статье приведена конструкция магнитометрической системы, сделана оценка точности и представлены текущие результаты измерений положения магнитной оси квадрупольных магнитов коллайдера NICA.

Представлены результаты визуализации пристенного турбулентного течения при вдуве воздуха варьируемой интенсивности через перфорированный участок поверхности на осесимметричном теле удлинением 25,3 в условиях его обтекания несжимаемым потоком. Показано, что использование метода лазерного ножа с засевом потока светорассеивающими частицами размером 1–2 мкм, сформированными из смеси на основе воды, в состав которой входит полигликоль, позволяет визуализировать структурные элементы пристенной области течения, технически трудно выявляемые традиционными методами измерений.

Достижение максимума термоэлектрической добротности обусловливает повышение эффективности процессов преобразования за счет совершенствования термоэлектрических свойств материала. В связи с этим актуальным является исследование термоэлектрической эффективности халькогенидных полупроводниковых соединений и эффективности процесса преобразования пленочных преобразователей на их основе. Положение максимального значения термоэлектрической эффективности предопределяется параметрами рассеяния и соотношением подвижностей и эффективных масс носителей заряда. Повышение термоэлектрической эффективности материала достигается оптимизацией термоэлектрических параметров путем совершенствования свойств, что обусловливает оптимизацию концентрации носителей заряда. Совершенствование термоэлектрических свойств материала и повышение эффективности процессов преобразования обеспечивается при соответствии концентрации оптимальному значению. Применение пленочных преобразователей позволяет получать информацию в процессе контроля и измерения физических величин, а также при изготовлении наукоемкой продукции.