Введение к работе
Актуальность темы. Развитие фундаментальных наук всегда являлось одним из главных факторов научно-технического прогресса. Невозможно в перспективе ожидать существенных изменений в экономике, в повышении жизненного" уровня, не уделив и: jhho сейчас "достаточного внимания таким отраслям науки, как математика теоретическая и экспериментальная физика, химия и биология. Осознавая эту реальность, правительство страны, несмотря на большие трудности с бюджетом, до сих пор находит возможность тля финансирования такого, например, научного направления, как ядер ая физика. Одной из главных предпосылок крупных открытий в этой области является наличие мощных ускорителей заряженных частиц.
Последние годы характеризуются ускорением темпов приме тения ускорителей заряженных частиц в народном хозяйстве и медицине. Успешно осваивается ряд новых радиационных технологических процессов с повышенной энергоемкостью, связанных с усилением работ по охране .окружающей среды. Есть примеры использования ускорителей небольшой мощности для радиационной модификации полиэтилена, дезинсекции зерна, очистки сточных вод промышленных предприятий а животноводческих комплексов.
Однако создание надежных и эффективных ускорителей заряженных частиц промышленного применения возможно лишь благодаря сис-гематическим фундаментальным исследованиям на крупных ускорителях з высокими энергиями. Наиболее'эффективны в этом отношении кольцевые ускорители и составленные из них целые ускорительно-накопи-гелъные комплексы (УНК) с поэтапным накоплением пучка частиц.
Современный кольцевой ускоритель - это уникальное по слож-юсти инженерное сооружение, располагаемое, как правило, в подтипом тунА'елэ и содержащее тысячи единиц физического оборудовании Сложность конструкции и большие размеры ускорителя сочетают-
ся с высокой точностью геометрігческого согласования элементов его основного оборудования, которая достигает десятых и даже сотых долей миллиме гра. Поэтому установка в проектное полояение элементов оборудования ускорителя требует как использования всего накопленного прикладной геодезией многолетнего опыта, так к разработки новых методов и средств, учитывающих специфические особенности каждого конкретного ускорителя.
ЇЗместе с развитием ускорительной техники сформировалось целое направление в прикладной геодезии - ускорительная геодезия. Уже накоплен значителыа"; опыт в вопросах геодезического обеспечения строительства ускорителей, монтааа оборудования, наблюдений за деформациями и обработки результатов измерений. Однако при всем своем многообразии опыт геодезических работ на ускорителях в теоретическом отношении изучен еще недостаточно полно. Это касается ж проблемы описания траектории движения пучков заряженных частиц.. От решения этой проблемы зависит интерпретация результатов геодезических измерений, а значит и достоверность выводов и рекомендаций, без чего невозможна нормальная работа ускорителя. Решив этот вопрос, можно значительно сократить затраты на юстировку технологического оборудования, представляющую собой довольно дорогостоящий и трудоемкий процесс.
Правильно решить вопрос с описанием траектории движения частиц невозможно без глубокого изучения природы этого движения. Поэтому задача должна быть решена с учетом гармонического характера колебаний частиц.
Одной из главных приїин нарушения нормальной работы ускорителя могут быть деформации его оснований. Поэтому необходимо разработать такую методику анализа деформационных характеристик, которая наилучшим образом соответствовала бы тем условиям, в которых будет действовать УНК.
Целью работы является разработка и исследование методов определения деформации оснований современных кольцевых ускорителей заряженных частиц, позволяющих сократить число циклов наблюдений, повысить объективность v информативность полученных результатов, сократить процесс юстировки технологического оборудования.
Основные задачи исследований:
- разработка оптимальной методики определения радиальных и
вертикальных деформаций туннеля УНК;
- обоснование методики определения азимуталь.-jx смещений пунктов кольцевой геодезической сети;
обоснование точности геодезических работ при создании ускорителя на встречных пучках;
разработка методики анализа результатов геодезическил измерений, оснований на учете гармонического характера работы ускорителя.
Метод исследований. .Рассмотрение всех вопросе ), затронутых в данной диссертационной работе, основано на анализе этих ^опросов, освещенных в отечественной и иностранной научной литературе, выполнмши теоретических исследований и проверке достоверности их результатов по данным экспериментальных исследований, осуществленных в лабораторных и производственных условиях.
Обработка результатов измерений и их анализ выполнены на основе методов математической статистики с использованием оригинальных и стандартных программ на ЭВМ типа СМ-4 и PC.
Научная новизна работы заключается в следующем:
разработаны методы определения деформационных характеристик относительно вероятнейших кривых и прямых, а также их сопряжения;
исследованы возможности применения классических,оргого-
нальных многочленов для вычисления деформационных характеристик
УПК;
- предложен в качестве универсального метод сплайн-функций
для описания траектории пучка заряженных частиц, содержащий про
цедуры, позволяющие исключить опасные деформации, вызванные вли
янием резонансных гармоник;
*
на основе изучения физической сущности работы ускорителя обоснована точность установки фокусирующих линз при создании ускорителя на встречных пучках;
разработан метод -оделирования деформаций кольцевой геодезической сети, приводящий весь' деформационный процесс в соот-
і ветствие с гармоническим характером работы ускорителя.
Практическая ценность работы состоит в:
получении рабочих формул вычисления деформационных характеристик основания кольцевого ускорителя, позволяющих производить .предварительные вычисления на месте при наличии калькулятора;
сокращение числа циклов наблюдений за деформациями туннеля УПК;
повышении объективности и информативней насыщенности полученных результатов на основе учета физических аспектов работы ускорителя;
сокращении до 50$ процесса юстировки физического оборудования;
исключение из обработки результатов наблюдений гармонического анализа;
обосновании подхода к назначению точности геодезических работ при создании ускорителя на встречных пучках;
существеном уменьшении времени пребывания персонала в радиащюнно опасной зоне при выполнении измерительных и юсти-
ровочных работ в период эксплуатации ускорителя.
Реализация результатов работы. Результаты проведенных теоретических и экспериментальных исследований и разработок внедрены в геодезическое производство на ускорительно-накопительном комплексе Института Физики Высоких Энергий (ИФВЭ), осуществляемое лабораторией высокоточной геодезии. Разработка значительно повысили информативность результатов наблюдений, что позволило сократить число циклов измерений в течение года на 40%. Полученный за счет этого экономический эффект составил 15 тыс. руб. в год-.
Кроме того, результаты исследовании внедрены в учебный процесс Воронежского инженерно-строительного института. Методы расчета вероятнейших окружностей и кривых на основе применения сплайн-функций использованы при разработке расчетно-графических работ для специальности "Автомобильные дороги". Вопросы, связанные с геодезическим обеспечением сгроительства прецизионных сооружений и наблюдением за деформациями оснований, включены в тематику студенческих научно-исследовательских работ.
Апробация работы. Основные положения и результаты исследований по теме диссертации докладывались на научно-технической конференции профессорско-преподавательского состава Московского ордена Трудового Красного Знамени инженерно-строительного института (IS9I г.), на восьмой и девятой областной научно-технической конференции "Научно-технический прогресс в строительстве и подготовке специалистов" (г. Иваново, 1990 и 1991 г.г.), на семинаре секции инженерной геодезии и маркшейдерии'НТС ГУГК СССР (г. Москва, 1991 г.).
Публикации. По результатам выполненных исследований опубликовано 9 статей..
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения,,списка литературы и приложений. Общий ооъем работы составляет 138 страниц, содержит 26 рисунков и II таблиц. Список литературы включает III наименований, из них 20 на иностранных языках.