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[[Datei:Nuclotron.jpg|mini|Nuclotron (2022)]]

Das '''Nuclotron''' ist ein [[Supraleitung|supraleitender]] [[Synchrotron]]-[[Teilchenbeschleuniger]] mit 251,5 m Umfang am [[Vereinigtes Institut für Kernforschung|Vereinigten Institut für Kernforschung]] in [[Dubna (Moskau)|Dubna]] ([[Russland]]).

== Geschichte ==
Im Jahr 1973 wurde ein erster Vorschlag zum Bau eines supraleitenden 20 [[Elektronenvolt|GeV]]-Synchrotrons vorgetragen,
Ziel war der Ersatz des [[Synchrophasotron]]s.
In den folgenden Jahren wurden Versuche mit verschiedenen supraleitenden Magneten unternommen.
Aus Kostengründen wurden die Magnete für eine maximale Protonenenergie von nur 6 GeV ausgelegt.
Der Plan wurde im Dezember 1986 genehmigt.
Als Versuchsanlage für ein Synchrotron in der neuen Bauweise mit supraleitenden Magneten wurde ein 1,5-GeV-Synchrotron mit dem Namen "SPIN" errichtet.<ref name="Kovalenko1994">{{Internetquelle |autor=A.D.Kovalenko |url=http://nucloweb.jinr.ru/nucloserv/text/2004/nuclotron_overview.htm |titel=Nuclotron: First Beams and Experiments at the superconducting synchrotron in Dubna |hrsg=Laboratory of High Energies, Joint Institute for Nuclear Research |datum=1994 |sprache=en |offline=ja |archiv-url=https://web.archive.org/web/20200201101749/http://nucloweb.jinr.ru/nucloserv/text/2004/nuclotron_overview.htm |archiv-datum=2020-02-01 |abruf=2020-02-01}}</ref>

Das Nuclotron wurde in den Jahren 1987 bis 1992 in einem Tunnel 3,7 m unterhalb des Synchrophasotrons errichtet.
Im März 1992 ging das Nuclotron erstmals in Betrieb, erste physikalische Experimente mit einem eingebauten [[Target (Physik)|Target]] wurden im Jahr 1994 durchgeführt.
Ein gemeinsamer Vorbeschleuniger versorgte das Synchrophasotron und das Nuclotron.<ref name="Issinsky1994" >{{cite journal |author=I.B. Issinsky et al. |title=Beams of the Dubna Synchrophasotron and Nuclotron |journal=Acta Physica Polonica B |volume=25 |issue=3–4 |pages=673–680 |date=1994 |url=http://inspirehep.net/record/379001/files/v25p0673.pdf |language=en}}</ref><ref name="Kovalenko1994" />

Im Jahr 1999 wurde das Nuclotron mit einer Strahl-Extraktionseinheit erweitert, sodass ab März 2000 Experimente außerhalb des Rings möglich wurden.<ref name="Kovalenko2000">{{cite web |author=A.D.Kovalenko, JINR, Dubna |url=http://accelconf.web.cern.ch/Accelconf/e00/PAPERS/MOP3A16.pdf |title=Nuclotron: Status & Future |format=PDF; 350 kB |language=English |access-date=2009-12-29}}</ref><ref>{{cite web |url=http://cerncourier.com/cws/article/cern/28233 |title=New prospects for the Dubna Nuclotron |date=2000-05-24 |publisher=Cerncourier |language=English |access-date=2009-12-22}}</ref><ref name="Agapov2009">{{cite web |author=N.N.Agapov et al. |url=http://lhe.jinr.ru/english/nuclotron/nuclotron.htm |title=Status of the Nuclotron, Main Results and Perspectives |publisher=JINR, Dubna |language=English |access-date=2009-12-22}}</ref>

Zur Steigerung der Strahlintensität um den Faktor 10–15 laufen seit dem Jahr 1996 Planungen zum Bau eines Boosters.<ref name="Anguelov1996" >
{{cite journal |author=V. Anguelov, D. Dinev |title=Simulations of the Multiturn Injection Into Nuclotron Booster |journal=Bulgarian Journal of Physics |volume=23 |issue=3–4 |pages=97–103 |date=1996-03-07 |url=http://accelconf.web.cern.ch/AccelConf/e96/PAPERS/MOPG/MOP062G.PDF |access-date=2020-02-01 |language=en}}
</ref><ref name="Agapov2001" >{{cite journal |author=N. N. Agapov et al. |title=Rapid Cycling Superconducting Booster Synchrotron |journal=Bulgarian Journal of Physics |volume=28 |issue=3–4 |pages=112–119 |date=2001 |url=https://www.bjp-bg.com/papers/bjp2001_3-4_112-119.pdf |language=en}}</ref><ref name="Agapov2009" />

Der Betrieb des Nuclotrons wird hauptsächlich durch finanzielle Engpässe eingeschränkt.<ref name="Agapov2009" />

== Technik ==
Im Nuclotron sind Ionen der [[Ordnungszahl]]en 1 bis 36, also von [[Wasserstoff]] bis [[Krypton]], beschleunigt worden. Die höchste Energie im internen Strahl betrug 4,2 GeV pro [[Nukleon]], im ausgelenkten Strahl 2,2 GeV pro Nukleon.<ref name="Agapov2009" /> Der Querschnitt des Strahlrohrs beträgt 110 × 55 mm.<ref name="Kovalenko1994" />

Die Elektromagnete des Nuclotrons besitzen Eisenkerne, die sich komplett innerhalb des [[Kryostat]]en befinden.
Die Spulen bestehen aus [[Niob]]-[[Titan (Element)|Titan]]-Leitungen. Bei der maximalen Flussdichte der Dipolmagnete von 2 [[Tesla (Einheit)|Tesla]] fließt durch die in Serie geschalteten Magnete ein Strom von 6300 [[Ampere]]. Die Induktivität der Spulen und damit die in den Magneten gespeicherte Energie ist relativ gering, wodurch schnelle Magnetfeldänderungen von bis zu 4 T/s möglich sind. Die relativ geringe Feldstärke der Magnete erleichterte deren Herstellung.<ref name="Kovalenko1994" />

Nur das Nuclotron selbst nutzt diese supraleitenden Magnete. Die Magnete an den [[Strahlführung]]en zu den Experimentierplätzen sind normalleitend und benötigen etwa die Hälfte des Energiebedarfs der Anlage. Daher gibt es Überlegungen, auch diese Magnete durch supraleitende Ausführungen zu ersetzen.<ref name="Agapov2009" />

Zur Kühlung der Supraleiter wird ein Kühlsystem mit einem geschlossenen [[Helium]]-Kreislauf eingesetzt. Zusätzlich werden allerdings größere Mengen [[Flüssigstickstoff]] benötigt. Zu Beginn des Betriebs war ein kontinuierlicher Betrieb des Nuclotrons nur so lange möglich, wie die Vorräte an Flüssigstickstoff reichten; es wurden täglich zwischen 12 und 15 Tonnen an Flüssigstickstoff verbraucht. Erst nach einem Umbau der Helium-Kühlsysteme konnte der Verbrauch so gesenkt werden, dass die Flüssigstickstoff-Produktionskapazitäten des Instituts für einen Dauerbetrieb ausreichen. Die Abkühlung des Nuclotrons auf die zum Betrieb der supraleitenden Magnete nötige Temperatur von 4,5 [[Kelvin]] dauert etwa 100 Stunden.<ref name="Kovalenko2000" />

== Weblinks ==
{{commonscat}}
* [http://nucloserv.jinr.ru/text/2004/nuclotron_overview.htm The Nuclotron Overview (english) ]

== Einzelnachweise ==
<references />

[[Kategorie:Teilchenbeschleuniger]]

Nuclotron - Versionsgeschichte

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