Kostka Pál
MTA KFKI, RMKI

50 évvel ezelőtt, 1952 őszén költözött fel Simonyi Károly professzor a Műegyetemről a KFKI csillebérci területén levő III. sz. épületbe, hogy korábbi és éppen verbuválódó munkatársaival megkezdjék az akkori Atomfizikai Osztályon a munkát. A lényegében üres épület egyes részein még szakipari munkák folytak, a gyorsítók elhelyezésére szánt két nagy csarnokban pedig még az építők dolgoztak: kőművesek, ácsok, betonozók.

Ezalatt elkezdődött a berendezkedés, az élet megindítása. Nemcsak a bútorok kerültek a helyükre, de létrejött a mechanikai és az elektromos műhely is. Simonyi professzor úrban akkor egészen más embert ismertünk meg, mint korábban; nem az Elméleti Villamosságtan tanára, tanítója, csodált előadója állt előttünk, hanem szervező, irányító, munkát kiadó, számon kérő főnök, aki ugyanakkor átsegített a nehézségeken is, ha valahol megtorpant az előrehaladás.

Az első feladatok nagy részben műszaki jellegűek voltak, de az ezekkel kapcsolatos tudományos és kísérleti munkák is megindultak. A szerteágazó munka összefogását szolgálta a hetenkénti rendszerességgel megtartott osztályszeminárium, ahol a jövőbeni munkára való felkészülést célzó előadások és a folyamatban levő munkákat ismertető beszámolók váltották egymást. Az előadók többnyire a munkatársak voltak, de a szemináriumot Simonyi professzor vezette, akinek személyében ott ismét az oktató, a tanár állt előttünk. Ezeken a szemináriumokon vált közös ismeretanyaggá és illeszkedett közös egységbe kinek-kinek egyedi munkája.

Az Atomfizikai Osztálynak az volt a célja, hogy a magfizika területén végezzenek kutatásokat, amelyekhez egyik nélkülözhetetlen eszköz a részecskegyorsító. Létesítésének akkor egyetlen lehetősége volt: meg kell építeni a gyorsítót.

Gyorsító építés feladatával Simonyi Károly már korábban is szembesült. Az 1940-es évek elején a Műegyetemen a Bay Zoltán vezette Atomfizikai Tanszéken foglalkozott először ezzel a témával. Vezetésével, elképzelései szerint egy 1 MV-os kaszkádgenerátoros gyorsító építése kezdődött. Ennek feszültségforrása a háború alatt biztosan felépült [1] és korabeli fénykép [2] szerint 1944-ben a különálló gyorsítórész is eléggé előrehaladott állapotban volt, legalábbis a gyorsítórész tartóváza, nagyfeszültségre kerülő elektródja elkészült és felépült. A gyorsító üzembeállítására azonban nem kerülhetett sor, mert a II. világháború végének háborús eseményei alatt a berendezés tönkrement és alkatrészeinek csak kis hányada volt megmenthető.

Amikor Simonyi professzor 1948-ban a Műegyetem soproni kara Elektrotechnika Tanszékének vezetését átvette, újra lehetősége nyílt kísérleti berendezések létrehozására. A tanszékhez laboratóriumi helyiségek is tartoztak, valamint szerény, de jól hasznosítható műhely. Minthogy a tanszéken szükség volt nagyfeszültség-generátorra, azonnal felmerült a gondolat, hogy gyorsító létrehozását is meg kell kísérelni. Simonyi feszültségforrásnak ezúttal a Van de Graaff által feltalált szalaggenerátort választotta, annak egyszerű felépítése és kis anyag-, munka- és alkatrészszükséglete miatt.

(1. ábra). A második generátor a nagyobb feszültség előállítása érdekében készült. Egy magasabb, széles porcelángyűrűkből álló henger belsejében az előző generátorhoz képest védettebben fut a szalag, felül egy gömb alakú nagyfeszültségű elektród zárja le az oszlopot. 750 kV-ig lehetett vele feszültséget előállítani, erős függésben a terem levegőjének nedvességtartalmától.

A harmadik berendezés már gyorsítónak készült (2. ábra). Az elrendezés hasonlít a korábbi műegyetemi készülék gyorsítórészének felépítéséhez. Porcelánoszlopokon nyugszik a lekerekített, téglaalakú nagyfeszültségű elektród, amely jól alkalmazkodik a teremméretekhez, az oszlopok között védetten helyezkedik el a szalag. Feszültségforrásnak ez elegendő is lett volna, de gyorsításhoz új elemekre is szükség volt: gyorsítócsőre, ionforrásra, a hozzátartozó elektromos készülékekre, vákuumrendszerre. Simonyi irányításával ezek a részek is kidolgozásra és megépítésre kerültek. A gyorsítócsövet a porcelánoszlopok között, a szalaggal párhuzamosan helyezték el, az ionforrás minden tartozékával - az egyszerűbb kezelés, áramellátás kedvéért, szokatlan módon - a földpotenciálú oldalra került, a target és a detektálás pedig a nagyfeszültségű elektródba. Ezért részecskegyorsítás alkalmával a kísérletező (ez esetben Simonyi professzor) a detektorral a nagyfeszültségű elektród belsejében helyezkedett el. Végül, 1951. december 22-én siker koronázta az erőfeszítéseket, sikerült létrehozni 441 keV-os protonokkal a Li (p, ) Be magreakciót, amely ugyan ismert volt, de Magyarországon ekkor végeztek mesterségesen gyorsított részecskékkel első alkalommal atommag-átalakítást.

A munka folytatására már Csillebércen, a KFKI Atomfizikai Osztályán, a III. épületben került sor. Erre a célra épített épületben, lényegesen nagyobb anyagi lehetőségekkel, több munkatárssal lehetett dolgozni. Egyszerre 4 berendezéssel, 1 kaszkád- és 3 Van de Graaff-gyorsítóval kezdődhetett meg a munka [4].

A kaszkádgenerátor új tervezésű volt. Az építést meggyorsította, hogy a műegyetemi generátor egyes alkatrészei felhasználhatók, illetve megjavíthatók voltak. Itt is különálló feszültség-, illetve gyorsítóegység épült, mint a műegyetemen, de mindkettő kompaktabb felépítésben, a kényes részek elektrosztatikailag védettebb elrendezésben helyezkedtek el. Az ionforrás és tápegységei nagyfeszültségen, a target és a detektálás földpotenciálon kapott helyet. A kaszkádgenerátor eredetileg 5 fokozatúnak épült, 200 kV-os fokozatokkal, de miután 900-1000 kV között a generátor átütött a mennyezethez, véglegesen 4 fokozatú, 800 kV-os berendezésnek maradt (3. ábra). Gyorsítóként 1954-ben kezdett dolgozni, p, d, He ionokat gyorsítottak vele.

A Van de Graaff-generátorok közül Sopronból két berendezés került át az Atomfizikai Osztályra: egy szabadtéri és egy nyomás alatti. Az első annak a szabadtéri Van de Graaff-gyorsítónak kissé átépített változata volt, amelyen Sopronban az első gyorsítási kísérleteket végezték. A berendezés magasabb szigetelő oszlopokat, új gyorsítócsövet kapott. 1000 keV-ig terjedő energiasávban elektronok gyorsítására lett kialakítva, az elektronforrás és tápegységei a nagyfeszültségű elektródban helyezkedtek el, a kísérleti objektum földpotenciálra került (4. ábra). A korábbinál stabilabban működött, mivel itt definiált potenciálra került minden potenciálon levő alkatrész. 1954-től nagyenergiájú elektronokkal, illetve a segítségükkel keltett röntgensugárzással folytak kísérletek.

Ezeknél a gyorsítóknál a feszültségforrás megépítése viszonylag problémamentesnek bizonyult, hiszen e téren már rendelkezésre álltak korábbi tapasztalatok. Sokkal több törődést, elméleti és kísérleti munkát jelentett a gyorsítórész elemeinek kidolgozása: Simonyi munkatársainak nagyobb része ezekkel a kérdésekkel foglalkozott. Már az ionforrás típusának megválasztása is gondos elemzést kívánt, még a kiválasztott rádiófrekvenciás ionforrásnál is sok tisztázandó kérdés volt, még hosszú évekkel később is. Azért is fontos volt ez a döntés, mert a későbbi gyorsítókba - az implantáció céljaira készültek kivételével - mindezideig ez a típus került beépítésre. Elméleti és kísérleti munka kísérte a vákuumtérbe vitt nagyfeszültséggel kapcsolatos jelenségek kérdését, vákuumtechnikai megoldások keresését, a nyalábformálás, fókuszálás kidolgozását. Ugyancsak sok munkát adott a szükséges nagy- és kisfeszültségű tápegységek és egyéb speciális elektronikus eszközök létrehozása. Mindez hozzátartozott a gyorsítók építéséhez. Mindezek megvalósításának szorgalmazója, szervezője, tanácsadója és résztvevője akkor Simonyi professzor úr volt.

Mivel reális terem- és készülékméretek mellett 1 MV-nál nagyobb feszültségek nemigen hozhatok létre, Simonyi professzor már Sopronban szorgalmazta a nagyobb szigetelőképességű gázban, túlnyomás alatt működő tankgenerátor megépítését. Készült is egy kísérleti egység (5. ábra). A szigetelőlábakon álló nagyfeszültségű elektród, a lábak között elhelyezett szalaggal egy hengeres tartályba került. Ezen a készüléken töltésszállítási és nagyfeszültségű próbákat végeztek. A kísérletek a generátorral 1952-tő1 Csillebércen folytatódtak, de olyan, az elektródtartó oszlopot érintő átalakítással, hogy ez a generátor előtanulmányként szolgálhatott egy készülő nagyobb berendezéshez. 1,7 MV feszültség volt elérhető a 80 cm átmérőjű tankba zárt berendezéssel.

A magfizikai kutatásokhoz mindenképpen szükség volt nagyobb részecskeenergiákra. Ezért már 1952-ben elkezdődött egy 4 MV-os Van de Graaff-gyorsító, egy tankgenerátor tervezése és építése. A kivitelben a saját műhelyen kívül külső cégek is részt vettek, főként nagyobb méretű darabok - például tank, a szigetelőgáz kezelőrendszere, elektródok stb. - gyártásával. Ennek eredményeképpen, a készülék feszültségforrásként már 1954-ben működött: 4,5 MV volt elérhető (6. ábra). Azonban a továbbiakban a gyorsítócső, a tankban működd ionforrás és tápegységeinek kifejlesztése, a szerelhetőség sok gondot okozott, az anyagi ráfordítások is megapadtak. Ezért gyorsítóként csak az 1960-as évek elején kezdett működni a készülék.

Az 1950-es évek közepén Simonyi professzor irányításával még 2 gyorsító, egy 600 kV-os kaszkádgenerátor (7. ábra) és egy 700 kV-os szabadtéri Van de Graaff-gyorsító (8. ábra) készült. Előbbi az Atomfizikai Osztályon iongyorsítás céljára, a kísérleti kapacitás bővítése érdekében, utóbbi a BME Elméleti Villamosságtan Tanszék laboratóriumában, elektrongyorsításra, hallgatói gyakorlatok céljaira létesült. Mint mindegyik újabb gyorsító, ez a kaszkádgenerátor sem volt az előző másolata: abban különbözött tőle, hogy a szelepcsövek katódfűtését nagyfrekvenciás áramkör végezte, a korábban csövenként beépített dinamók helyett, itt épült az osztályon először sokelektródos "homogénterű" gyorsítócs6, valamint a target körüli helyet megnövelve és az ionnyaláb vízszintesbe kanyarításával kiterjedtebb targetszerelvények elhelyezése itt vált először lehetségessé.

Simonyi professzor úrnak 1957. évi kényszerű távozása után a gyorsítóépítés nem maradt abba: az itt maradt gárda azon a nyomvonalon indult tovább, amelyen Simonyi őket elindította. Továbbépült a tankgenerátor, üzembe állt a második kaszkádgenerátoros gyorsító. A tankgenerátor először új épületet kapott, majd helyén egy új, 5 MV-os tankgenerátor létesült (9. ábra), amely több rekonstrukció után ma is az RMKI-ban folyó, nukleáris technikát alkalmazó kutatások legfontosabb készüléke. Az eredeti két kaszkádgenerátor az 1970-es évek derekáig volt használatban. A továbbiakban a korábbi tapasztalatokat felhasználva különféle célfeladatok teljesítésére készültek gyorsítók, úgy mint aktivációs analízisre, gyors neutronokkal történő kutatásokra vagy ionimplantációs célokra szolgáló gyorsítók. Utóbbiak közül az RMKI-ban egy 500 kV-os kaszkádgenerátor van üzemben (10. ábra), elsősorban ionimplantációra.

Azok a gyorsítók, amelyek létrehozásában Simonyi professzor személyesen részt vett, 45 év múltán, már nem léteznek. Kivételt képez a 4. ábrán látható Van de Graaff-generátor - melynek korábbi változatán az első, soproni kísérletek is folytak -, amely alkatrészeiben javarészt megmaradt és az "Álmok álmodói - Világra szóló magyarok" kiállításon bemutatásra került (11. ábra).

Úgy gondolom, hogy az 1957 után is gyorsítók létesítésével foglalkozó gárda jól sáfárkodott azzal az útravalóval, amit a kezdeti években Simonyi Károly professzor úrtól kapott, amelyre későbbi feladatainak megoldásait rátelepíthette. Hálásak lehetnek neki azok is, akik ennek az útravalónak közvetlen részesei voltak, de közvetve talán azok is, akik azoknak a berendezéseknek a használói, amelyek ennek az útravalónak a gyümölcsöztetése révén létesültek.

___________________________________________________

	A Simonyi Károly által elkezdett gyorsítóépítés legújabb fejezete: az emléktábla avatásával egy időben bemutatott proton mikronyaláb fókuszáló mágnesei.