КОШКАРЁВ Дмитрий Георгиевич

Лауреат Ленинской премии, доктор физико-математических наук профессор Дмитрий Георгиевич Кошкарѐв был неутомимым генератором новых оригинальных идей в сфере ускорения заряженных частиц и их использования в других областях.
Научную деятельность он начинал в Институте теоретической и экспериментальной физики (ИТЭФ, тогда Теплотехническая лаборатория) под руководством замечательного физика В.В. Владимирского в 1955 году и сразу же подключился к расчѐтно-теоретическим работам по двум протонным синхротронам с жѐсткой фокусировкой. В то время началось стремительное развитие ускорителей с жѐсткой фокусировкой. Один из двух названных синхротронов (У-7) на энергию 7 ГэВ разрабатывался для сооружения в ИТЭФ, другой (У-70) ― на энергию 70 ГэВ должен был строиться под Серпуховом в Протвино. Причѐм первая машина рассматривалась как модель второй, более крупной. Однако сама идея жѐсткой фокусировки в то время ещѐ не была достаточно хорошо исследована, и разработчикам приходилось одновременно создавать теоретические основы работы таких машин.
Д.Г. Кошкарѐв активно участвовал в разработке теории ускорителей с жѐсткой фокусировкой. Особо следует отметить его работы по продольной динамике и потерям из-за остаточного газа в вакуумной камере, где ускоряются протоны, а также по подготовке заданий смежным институтам и организациям на создание уникальных устройств и систем для новых ускорителей.
Помимо расчѐтно-теоретической деятельности Дмитрий Георгиевич участвовал в наладке первого в стране протонного синхротрона с жѐсткой фокусировкой У-7, который был успешно запущен в ИТЭФ в 1958 году.
Будучи одним из ведущих разработчиков большого ускорителя У-70 на 70 ГэВ в Протвино, он выполнил ряд ключевых работ по успешной подготовке машины к запуску. Среди них особо важную роль играла его деятельность по обоснованию оптимальной расстановки магнитных блоков в кольце с целью уменьшения искажений замкнутой орбиты во время инжекции.
Ускоритель У-70 был успешно запущен в 1967 г. В то время это был самый крупный протонный синхротрон в мире. Его разработчики, в том числе и Д.Г. Кошкарѐв, были удостоены Ленинской премии.
Очень эффективным был предложенный Дмитрием Георгиевичем проект реконструкции протонного синхротрона У-7 в ИТЭФ, позволивший увеличить выходную энергию и расширить возможности установки. Дело в том, что в ускорителе У-7 как модели большой машины с целью компенсации критической энергии в каждом суперпериоде магнитной системы были размещены квадрупольные линзы (Х-блоки). Кошкарѐв предложил превратить эти линзы в поворотные магниты (E-блоки), проведя пучок по обратной стороне ярма. Были предложены и некоторые другие изменения в структуре машины. Всѐ это позволило увеличить энергию ускорителя до 10 ГэВ (У-7 превратился в У-10) и сделать возможным внешний вывод пучка.
В 1971 г., в период повышенного внимания ускорительного сообщества к возможности ускорения ионов в составе электронных колец, Д.Г. Кошкарѐв (вместе с П.Р. Зенкевичем) написал пионерскую работу «Двухпучковые поперечные неустойчивости в ускорителе электрон-ионных колец». В ней были проанализированы поперечные неустойчивости из-за когерентного взаимодействия электронов и ионов и было показано, что этот эффект накладывает фундаментальные ограничения на максимальный ток ионного пучка. Работа произвела отрезвляющее воздействие на сторонников этого метода.
Оригинальным был проект мюонного накопительного кольца, который предложил Д.Г. Кошкарѐв во время работы в ЦЕРН в 1975 г.
Важный этап в научной деятельности Кошкарѐва связан с идеей инерционного термоядерного синтеза на тяжѐлых ионах, когда пучки ионов из многих накопительных колец одновременно выводятся на небольшую мишень, в которой дейтерий-тритиевая смесь окружена оболочкой из тяжѐлого металла. Идея была непростой, но заманчивой.
Дмитрий Георгиевич много работал над исследованием различных схем ускорения и накопления тяжѐлых ионов. В 1996 г. он выдвинул
смелое предложение накопить в протонном синхротроне У-10 ИТЭФ большое количество тяжѐлых ионов. При быстром выводе такой пучок имел бы огромную мощность на уровне тераватт, в связи с чем проект получил наименование ТВН (ТераВаттный Накопитель).
Одна из проблем состояла в том, что тяжелоионный инжектор имел небольшой ток. Поэтому для накопления большого количества ионов была необходима многооборотная инжекция. Дмитрий Георгиевич предложил использовать перезарядную инжекцию. Однако новизна предложения Кошкарѐва состояла в том, что он нашѐл вид двухзарядных ионов, которые имели высокие сечения перезарядки.
К 2001 г. эта идея была реализована. В ИТЭФ заработал уникальный ТВН, что сделало возможным проведение экспериментов по направлению термоядерных исследований и по физике высокой плотности энергии в веществе. За продуктивную идею Д.Г. Кошкарѐв (вместе с Н.Н. Николаевым и Б.Ю. Шарковым) получили премию им. В.И. Векслера.
Некоторые из предложений Дмитрия Георгиевича опережали время. Так, занявшись проблемами электроядерных технологий, когда подкритическая реакторная сборка управляется пучком ускоренных ионов, он с сотрудниками пришѐл к выводу о целесообразности использования в таких системах не пучков протонов или дейтронов, а более тяжѐлых ионов с массовым числом не более 20. При этом можно многократно увеличить мощность электроядерной установки без увеличения активации ускорителя.
Погрузившись в проблемы передачи энергии на большие расстояния, Д.Г. Кошкарѐв предложил использовать для этого пучок ультрарелятивистских электронов, транспортируемых по длинному гибкому вакуумному электронопроводу с магнитотвѐрдыми фокусирующими квадруполями. Автор считал такой способ передачи энергии намного более выгодным, чем традиционный ― с помощью высоковольтных линий электропередачи. Может быть, прогресс технических средств в будущем позволит рассматривать эту идею в практической плоскости.
Как учѐный Д.Г. Кошкарѐв отличался изобретательностью и предприимчивостью, он всегда стремился довести свои порой нестандартные идеи до конкретного претворения в жизнь.

Возврат к списку