В Томском политехе с этого года новый виток развития получило направление ускорителей заряженных частиц. Напомним, ускорители – это устройства, с помощью которых можно получить и использовать направленные потоки (или пучки) заряженных частиц. С помощью пучка с определенными параметрами, например, можно уничтожить раковую опухоль, обезвредить радиоактивные отходы, удлинить сроки хранения сельскохозяйственной продукции и помочь экологии планеты.
В Томске уже долгие годы развивают научное направление по разработке и практическому использованию импульсных ускорителей заряженных частиц. В сентябре в Томском политехе стартует обучение по программе магистратуры «Физика и техника ускорителей». Ее студенты смогут участвовать в разработке, создании и эксплуатации ускорителей заряженных частиц разного назначения от фундаментальных и прикладных исследований на их основе до практического использования.
Зачем нужны ускорители
Применение ускорителей в медицине – это лишь одно из направлений их использования. Однако то, насколько полезными они могут здесь быть, просто поражает. Например, нейтрон-захватная терапия позволяет уничтожать раковые опухоли или останавливает их развитие. А ультракороткоживущие изотопы, которые также можно получать с помощью ускорителей легких ионов, позволяют с высокой точностью сказать, где находится опухоль и есть ли она. Помимо медицины, ускорители полезны для экологии: с помощью электронных пучков можно обеззараживать воду, воздух, твердые отходы и перерабатывать растительные отходы в полезное сырье.
Сейчас в мире больше распространены линейные и циклические ускорители с непрерывным потоком заряженных частиц. Однако их применение требует дорогостоящей инфраструктуры: как правило, отдельных специальных помещений с высоким уровнем радиационной защиты. В Томске пошли по другой ветке – разработке различных типов импульсных ускорителей. Одним из передовых исследователей ускорителей в городе в свое время стал Геннадий Ремнев, заведующий научно-производственной лаборатории «Импульсно-пучковых, электроразрядных и плазменных технологий» Томского политеха.
«Эти ускорители обладают рядом преимуществ перед классическими линейными или циклическими ускорителями: они меньше, легче, более простые в производстве и многократно дешевле. В то же время они обладают специфической особенностью – высокой импульсной мощностью, которая определяет направление работы только такого типа ускорителям. В разработку и научное обоснование практического использования ускорителей значительный вклад внесли ряд томских ученых. Например, бывший ректор ТПИ, профессор Александр Воробьев и его ученик, академик Геннадий Месяц, который известен во всем мире как основатель научного направления сильноточной электроники и импульсной электрофизики», — рассказал Геннадий Ремнев..
Сейчас с осложнением контактов с зарубежными компаниями встал вопрос о создании полностью отечественных ускорителей для ряда научных и практических применений и подготовке специалистов, способных на них работать.
Подготовка — на реальных проектах
При растущем спросе на ускорители специалистов по работе с ними в стране не хватает. В ответ на запрос Томский политех запустил программу подготовки магистрантов «Физика и техника ускорителей». Поддержку такая инициатива получила в высших научных кругах.
«ТПУ имеет богатый опыт в области разработки ускорительной техники, начиная с создания ускорителя Сириус, бетатронов, импульсных ускорителей заряженных частиц. Подготовка специалистов в области электрофизики в 60-80-е годы также была на хорошем уровне, который подкреплялся значительным парком современных электрофизических установок и ускорителей в университете, достаточно тесным взаимодействием с институтом сильноточной электроники. Создание такой образовательной программы сейчас является важным фактором технологического развития в нашей стране», — отметил академик Российской академии наук Геннадий Месяц.
Программа магистрантов будет двухтрековой. Это значит, что ее студентов будут учить конструировать и применять компактные ускорители заряженных частиц, причем не на теоретических кейсах, а на реальных инженерных задачах. Например, часть магистрантов будет проходить специализированную подготовку для участия в создании импульсных ускорителей медицинского назначения по заказу «Росатома».
На чем будут учиться студенты?
- наносекундный ускоритель электронов ТЭУ-500;
- наносекундный ускоритель ионов ТЕМП-4М;
- субмикросекундный ускоритель электронов Астра-М;
- генераторы импульсов высокого напряжения и тока;
- а также стенды для апробации радиационных технологий и стенды для реализации электроразрядных технологий.
Преподавателями программы будут не только Томские ученые, но и мировые величины в сфере ускорителей. Например, японский профессор Кинсуки Уямура, завкафедрой белорусского госуниверситета Владимир Углов и другие.
Результаты своего труда магистранты смогут увидеть еще во время обучения, а затем продолжить стажировки в тех компаниях, с которыми они делали свои проекты. Уже сейчас магистрантов готовы взять в нескольких научных центрах разных городов. Например, предприятия ГК «Росатом», Институты СО РАН в Томске, Объединенный институт ядерных исследований (г. Дубна), Всероссийский научно-исследовательский институт экспериментальной физики (г. Саров) и Институт ядерной физики им. Г.И. Будкера.
При этом база для подготовки для поступления в магистратуру может быть не профильной. Найти себя здесь смогут и энергетики, и материаловеды, и программисты – задачи найдутся для всех. Старший научный сотрудник научно-производственной лаборатории «Импульсно-пучковых, электроразрядных и плазменных технологий» Томского политеха Михаил Журавлев пришел к ускорителям после подготовки на электрофизическом факультете.
«Первое – это интересная инженерная деятельность, в ней есть, куда себя применить – от разработки до эксплуатации. Второе – научная составляющая. И третье – уже непосредственно работа. Те, кто в области ядерной медицины работают с ускорителями, получают очень хорошие деньги. Здесь же есть высокая перспектива зарубежных взаимодействий и контактов», — пояснил Михаил Журавлев.
Прикоснуться к теме до поступления
Помимо магистерской программы, с ускорителями благодаря Томскому политеху смогут познакомиться студенты со всей страны на Летней школе этого года. Это короткий интенсивный семинар в городе Дубна на базе Объединенного института ядерных исследований. Они сами предложили политеху сотрудничать и помочь ребятам познакомиться и, возможно, заинтересоваться темами, связанными с ускорителями заряженных частиц.
Летняя школа пройдет с 3 по 8 июля. Отбор для участия в ней смогли пройти 35 студентов 3-4 курсов университетов со всей страны. С ними опытом будут делиться 12 лекторов, ведущих ученых страны, включая академиков и членкоров РАН. По словам Геннадия Ремнева, такую школу планируется сделать ежегодной.
«Люди должны понять, что это действительно нужно, причем нужно в масштабах страны. Многого об этих технологиях мы не знаем, при этом некоторые из них настолько просты и эффективны! Технологии на основе заряженным пучков затронут многие сферы промышленности. Нужны массово выпускаемые ускорители разного типа. И специалисты, которые могут работать на них. В Томском политехе для этого все уже есть, и надо это использовать!» — уверен Геннадий Ремнев.
