Компьютерра PDA 15.05.2010-21.05.2010

– И как успехи?

– 13 лет назад нас посвятили в то, что есть такая проблема, и она до сих пор не решена. Нет в мире ни одной установки, которая бы удовлетворяла всем требованиям поставленной задачи. Легко получить быстрые нейтроны, легко получить медленные, но оказалось сложным получить надтепловые, да ещё необходимой плотности потока при относительно малом вкладе быстрых нейтронов, медленных нейтронов и сопутствующего гамма-излучения.

– В каждом случае должны быть заданы индивидуальные условия?

– Точно никто ещё не знает. Как только появятся установки, на которых можно будет вести исследования, тогда можно будет это уточнять.

– Что значит "вести исследования" - это уже опыты, или ещё чисто физические задачи?

– И то, и то. Поскольку установка не создана, есть и физические, и технические проблемы. Чтобы она надежно работала, выдавала то, что надо, и параллельно бы появилась команда людей, которая бы начинала проводить предклинические, клинические испытания. Сначала клетки, мыши, потом не так далеко и до людей, потому что на реакторах методика отработана, есть большой опыт. Примерно понятно, что делать, и мне кажется, что она точно должна работать, особенно в России.

– Почему особенно в России?

– В России пока не так дорога хирургия. Нейтронозахватная терапия может работать сама по себе, но здесь есть проблема: вы убили опухоль, и остатки надо как-то вывести из организма, а организм может сам и не справиться. Именно поэтому есть тривиальное решение - сначала большую часть вырезать. Подчеркиваю, в России хирургия не так дорога, как в Америке. Дальше мы её добьем под пучком так, как делали японцы. Они в основном вырезали, а потом выжигали. Если просто вырезать, остаются метастазы, очаги, и опухоль снова начинает расти. И доказано, что вместе с хирургией методика точно работает. Для нас это причина двигаться вперед.

– С кем вы уже сотрудничаете - с медиками, биологами?

– С теми и другими, и не только. Наш вклад заключается в том, чтобы сделать источник нейтронов, который должен быть востребован для нейтронозахватной терапии, и мы думали, что когда это произойдет, результат нашей работы будет нарасхват! Это было глубокое заблуждение.

Когда мы включились в эту деятельность, мы пошли по непроторенному пути. Никто и никогда такие ускорители не делал. Этот путь мы выбрали по двум причинам. Первая - всегда интересно идти непроторенным путем. Если бы мы пошли за всеми, то мы бы знали, с какими проблемами столкнёмся. Например, обычные электростатические ускорители прямого действия. Их много в мире. Это работающая машина, но почему-то все застревают на магическом числе: ток 3 мА. Для нейтронозахватной нужен ток 10 мА, а все застревают на трёх: машина перестает работать, больший ток не удается получить. Мы могли бы пойти этим путём, может быть, наступили бы на те же грабли, подняли бы ток до 4х мА, но ситуация всё равно не решилась бы. Мы предложили совсем новый вариант: ускоритель-тандем с вакуумной изоляцией.

Нас справедливо предупреждали, что возникнут две проблемы. Первая: очень сильная входная линза, из-за чего, вероятно, вы не сможете провести пучок сквозь ускоритель. На это мы отвечали, что, наверное, сможем. Вторая: пробои. Между электродами нашего ускорителя вследствие большей площади поверхности этих электродов запасено больше энергии, чем в обычных электростатических ускорителях. А в электростатических системах всегда бывают пробои. Это можно сравнить с молнией, которая портит поверхность. И нам говорили, что поверхность так испортится, что невозможно будет снова подняться на это напряжение, это гиблое дело. У нас был опыт, который позволял надеяться, что эту проблему можно обойти. Но проверить это можно было, только построив машину в натуральную величину.

– А как вы решили задачу с поверхностью?

– Все отлично! Нас эта проблема миновала.

– 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.