Юный техник, 1956 № 04 | страница 9
Чтобы исследовать строение атомных ядер, их заставляют сталкиваться друг с другом. Применяют обычно потоки быстро летящих водородных ядер — протонов. Их движение ускоряют при помощи электрических и магнитных сил. Ускорители атомных частиц — важнейшие приборы для исследований ядра. Мощные современные ускорители сообщают атомным частицам такие же высокие энергии, какими обладают частицы в космических лучах. Поэтому физики назвали один из ускорителей — «космотрон».
Водородные ядра с энергией в миллиарды электрон-вольт — такова продукция современных ускорителей. Подобно большому заводу, такой ускоритель состоит из многих «цехов» (см. цветную вкладку).
Самая тяжелая, громоздкая часть установки — это кольцевой электромагнит, который можно было бы назвать «цехом магнитного поля». Здесь создаются те незримые магнитные стены, которые ограждают кольцевой путь заряженных частиц.
Магнитный поток в сердечнике электромагнита (1) не постоянен. Магнитный поток нарастает в каждый рабочий цикл от нуля до максимума, а затем снова падает до нуля. Если бы сердечник был изготовлен в виде стального массива, то пульсирующий магнитный поток возбуждал бы в этом массиве вредные вихревые токи. Для ослабления вихревых токов сердечник составлен из отдельных пластин мягкой стали, изолированных одна от другой.
На рисунке представлен ускоритель, у которого магнит состоит из четырех квадрантов. В одном из промежутков между квадрантами расположена система ввода ускоряемых частиц (10).
В другом промежутке производится вывод готовой продукции — ускоренных частиц. В третьем показан ускоряющий высокочастотный контур (11). Обмотка электромагнита обозначена цифрой «2».
«Цех питания». Энергия в обмотки электромагнита подается от силовой установки, показанной в верхнем правом углу схемы.
В быстро вращающихся роторах генераторов переменного тока накапливается кинетическая энергия. За счет энергии роторов питается электромагнитное поле в течение периода ускорения.
Ток от генераторов подается к электрическим вентилям — игнитронам (3). На рисунке показана одна группа из 6 вентилей. В установке может быть несколько таких групп. В начале каждого рабочего цикла вентили работают как выпрямители — превращают переменный ток генераторов в постоянный ток, который затем посылают в обмотку (2) кольцевого электромагнита (1).
Обмотка электромагнита обладает большой самоиндукцией — электрической инерцией. Поэтому в начале рабочего цикла, в первые моменты ускорения частиц, ток, идущий через обмотку электромагнита, невелик. К концу периода ускорения ток через обмотку достигает максимального значения. В этот момент производится переключение схемы управления вентилями (3). Изменяется направление потока энергии, энергия перекачивается из электромагнита обратно в генераторы переменного тока. Ток в обмотке электромагнита падает, а скорость вращения роторов генераторов нарастает. В этот период времени они работают как двигатели.
