2
ВВЕДЕНИЕ 4
ГЛАВА 1. Выбор и оптимизация параметров базовых элементов комплекса МСА 12
§1.1. Ускорительный комплекс ЛФВЭ ОЙЯИ 12
§1.2. Проект Ы1СА 21
§ 1.3. Основные режимы работы комплекса N10А 36
ГЛАВА 2. Применение методов охлаждения пучков в проекте К1СА 43
§2.1. Система электронного охлаждения Бустера. Режимы работы 43
§2.2. Структура Коллайдера 1М1СА. Режимы работы 51
§2.3. Параметры сгустков и светимость коллайдера 56
§2.4. Концепция системы стохастического охлаждения в коллайдере 66
§2.5. Концепция системы электронного охлаждения в коллайдере 70
§2.6. Сценарий охлаждения пучков в коллайдере 72
§2.7. Научно-исследовательские и опытно-конструкторские разработки по 74
системам охлаждения пучков в коллайдере
ГЛАВА 3. Результаты модернизации сверхпроводящего быстроциклирующего 76
синхротрона Нуклотрон для ускорения тяжелых ионов
§ 3.1 Проект «Нуклотрон-М»: развитие и результаты 76
§3.2. Ускорение тяжелых ионов в Нуклотроне 82
§3.3. Общие принципы выбора параметров системы электропитания и защиты в 105
сверхпроводящих синхротронах. Система питания комплекса Нуклотрон.
§3.4. Технический проект системы последовательного питания 114
§ 3.5. Ввод системы в эксплуатацию. Методика поэтапной реализации 126
з
Г ЛАВА 4. Развитие сверхпроводящего синхротрона Нуклотрон для 134
экспериментального исследования режимов работы Коллайдера МСА
§4.1 Постановка задачи 134
§4.2 Концепция постановки эксперимента по стохастическому охлаждению пучка в 136 Нуклотроне
§4.3 Моделирование процесса стохастического охлаждения в Нуклотроне с 142
помощью уравнения Фоккера-Планка
§4.4 Подготовка эксперимента 151
§4.5 Экспериментальные измерения 158
Г ЛАВА 5.1 Іроект Бустера комплекса Ї4ІСА 167
§5.1. Обзор разработанных вариантов структуры 167
§5.2. Бустер проекта Ы1СА 169
§5.3. Магнитная система 172
§5.4. Конструкция структурных магнитов и линз 176
§5.5. Система коррекции погрешностей магнитного поля 179
§5.6. Системы инжекции и вывода пучка 187
§5.7. Вакуумная система 189
§5.8. Проект систем питания Бустера 193
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 198
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 203
ВВЕДЕНИЕ
4
В Объединенном институте ядерньгх исследований (ОИЯИ) создается ускорительный комплекс, одним из ключевых элементов которого является построенный в институте и действующий с 1993 года сверхпроводящий быстроциклирующий синхротрон Нуклозрон. Основной задачей комплекса М1СА является обеспечение экспериментов на встречных пучках тяжелых ионов вплоть до золота с кинетическими энергиями до 4.5x4.5 ГэВ/н для изучения в лабораторных условиях сильно нагретой и сжатой ядерной материи, образующейся в процессе соударений релятивистских тяжелых ионов, а также исследование природы спина нуклонов [1]. Это одни из наиболее проблематичных и многообещающих направлений современной фундаментальной физики. Предлагаемая программа фундаментальных и прикладных исследований охватывает несколько научных направлений в разных областях науки: физике тяжелых ионов высоких энергий и спиновой физике, физике низких температур, ядерной физике, физике частиц, физике конденсированных сред, биофизике и радиобиологии, медицине. Выполнение этой программы требует новых решений в физике и технике ускорителей, применения новых математических методов для численного моделирования.
В создаваемом проекте предполагается, что в состав комплекса N10А войдут источник тяжелых высокозарядных ионов электронно-струнного типа, линейный ускоритель на энергию 3 МэВ/н, сверхпроводящий бустерный синхротрон (Бустер) на энергию ядер до 600 МэВ/н (в качестве предускорителя), модернизированный синхротрон Нуклотрон (с энергией до 4,5 ГэВ/н для ионов с отношением заряда к массе 27А = 1/3) и коллайдер, состоящий из двух вертикально разнесенных один относительно другого сверхпроводящих синхротронов-накопителей со средней светимостью 1027 см2-с*' в диапазоне высоких энергий.
При проектировании накопителей заряженных частиц на встречных пучках необходимо обеспечить сверхвысокие вакуумные условия, чтобы снизить влияние рассеяния пучка на
5
остаточном газе и для накопления интенсивных пучков тяжелых ионов. Одним из важнейших вопросов является создание и оптимизация систем питания сверхпроводящих ускорительных комплексов, разработка концепции построения систем питания и защиты для быстроциклирующих сверхпроводящих синхротронов, обеспечение безопасной работы сверхпроводящих магнитных элементов во всех режимах. При ее решении акцент делается на требованиях к подсистеме эвакуации энергии из сверхпроводящих магнитов при появлении нормальной фазы. Созданная в 1993 г. система эвакуации энергии Нуклотрона на имеющихся в то время силовых полупроводниковых приборах до 2007 г. модернизации не подвергалась. Опыт эксплуатации ускорителя позволил выявить слабые места системы и сделать вывод о невозможности получить максимальное поле (энергию частиц) без ее капитальной реконструкции.
Актуальной является также задача развития и модернизация сверхпроводящего ускорительного комплекса Нуклотрон для ускорения в нем пучков тяжелых ионов до релятивистских энергий, и отработки на нем режимов будущего коллайдерного комплекса. Создастся также сверхпроводящий синхротрон Бустер, который будет использоваться не только для фундаментальных исследований. Параллельно основной физической программе, на его выведенных пучках планируется проведение прикладных исследований (медицина, радиобиология, материаловедение, включая исследование радиационной стойкости материалов). Опыт, приобретенный при разработке Бустера, может быть использован в дальнейшем для создания подобных сверхпроводящих синхротронов средних энергий, работающих на различные прикладные задачи.
Для получения максимальной светимости в экспериментах на встречных пучках необходимо обеспечить устойчивость пучков высокой плотности циркулирующих и сталкивающихся в накопителе, подавив действие пространственного заряда пучков и внутрипучкового рассеяния, различного рода неустойчивостей, а также влияние
6
нелинейностей магнитной системы. Теоретические и экспериментальные исследования всех этих процессов и эффектов требуются при создании подобных ускорительных комплексов. Для подавления этих эффектов предложено использовать методы электронного и стохастического охлаждения. В комплексе NICA это необходимо в Бустере и кольцах коллайдера. Для получения необходимого объема информации в экспериментах на встречных ионных пучках: регистрации адронных компонент, включая мультистранные гипероны, ассиметрии их распределения в фазовом пространстве и коллективных потоков-струй, одиночных событий и т.д., требуется средняя светимость коллайдера в диапазоне 1026-102, см 2 сек '. Создание систем охлаждения частиц - стохастического и электронного, для обеспечения долговременной устойчивости высокоинтенсивных ионных пучков, а также развитие методик их настройки являются крайне актуальной задачей.
Объединенный институт ядерных исследований является одним из ведущих центров России по созданию и использованию сверхпроводящих ускорителей высоких энергий и экспериментальных детекторов-установок на встречных пучках. Впервые в истории ОИЯИ, в нем создается ионный коллайдер, поэтому вопросы проектирования и создания таких комплексов, исследования вопросов динамики частиц в ускорителях занимают заметное место в деятельности Института. При определяющем участии автора были проведены многие такие исследования, включая работы последних лет по модернизации существующего ускорительного комплекса Нуклотрон и проектирование сверхпроводящих синхротронов (Бустер и Коллайдер) комплекса NICA. Автор принимал также участие в расчетах динамики интенсивных ионных пучков в ускорителях и коллайдерах для зарубежных центров BNL и FNAL (США), GSI и FAIR (Германия). Актуальность этой тематики обусловлена интересом научной общественности и практической значимостью применения результатов для развития уже существующих ускорительных комплексов, и создания новых установок с более
7
высокими параметрами. Фактически, разработка такого ускорительного комплекса - это новое направление в области ускорителей для физики высоких энергий.
Практическая ценность работы и научная новизна:
Впервые разработана схема сверхпроводящего комплекса на встречных пучках тяжелых ионов в диапазоне рекордно низких кинетических энергий (1 -г-4.5 ГэВ/н), обеспечивающая максимальную светимость на уровне МО27 см2сек_1. В этом диапазоне энергий светимость ограничена в первую очередь эффектами пространственного заряда сгустка, а не эффектами встречи, и это требует минимизации периметра накопителя. С другой стороны необходимо подавлять влияние внутри пучкового рассеяния и поэтому необходимо эффективно применять методы охлаждения. Впервые разработана концепция коллайдера, в котором выбрана оптическая структура, позволяющая эффективно использовать систему стохастического охлаждения на энергиях, близких к критической и систему электронного охлаждения на энергиях до 3 ГэВ/н. Разработана методика расчета и моделирования различных схем накопления высокоинтенсивных сгустков с использования охлаждения пучка в коллайдере, разработаны концептуальные схемы систем электронного и стохастического охлаждения для коллайдера, проведены расчеты, а также оптимизация конструкций и расположения элементов этих систем. Разработан и предложен сценарий использования охлаждения пучка в коллайдере. Предложено и осуществлено развитие синхротрона Нуклотрон в качестве установки для отработки различных режимов работы коллайдера Ы1СА. Впервые экспериментально испытаны элементы канала стохастического охлаждения при энергиях и интенсивностях пучка, соответствующих параметрам коллайдера N10А.
Разработан и реализован комплекс технических мер по улучшению вакуумных условий в пучковой камере ускорителя Нуклотрон, что позволило впервые ускорить для проведения ряда экспериментов тяжелые ионы (,24Хс42+) до релятивистских энергий. Разработан
8
технический проект системы с последовательным питанием элементов и уникальной системой эвакуации энергии, которые обеспечили надежную эксплуатацию магиитно-криостатной системы Нуклотрона при проектной величине магнитного поля 2Тл. Разработанные, испытанные принципиальные и конструктивные решения и внедренные методики испытаний могут быть использованы при создании подобных систем.
Диссертация основана на работах, выполненных автором в Объединенном институте ядерных исследований в период 2003-2012 гг., и посвящена теоретическому и экспериментальному исследованию комплекса проблем накопления и ускорения интенсивных ионных пучков в циклических ускорителях.
Диссертация состоит из введения, пяти основных глав, заключения и списка литературы.
Но Введении сформулирована направленность работы, обозначены ключевые проблемы и актуальность вопросов проектирования и создания сверхпроводящих синхротронов и накопителей для ионов релятивистских энергий, описаны структура и содержание диссертации.
В первой главе дано описание ускорительного комплекса Нуклотрон ОИЯИ. Обсуждается технический проект и результаты модернизации комплекса Нуклотрон, проведенной при лидирующем участии автора в период с 2007 по 2012 годы. Основная часть материала этой главы посвящена выбору оптимальных параметров основных элементов и режимов работы комплекса N10А с пучками ионов золота 79+Аи197. Приведены основные параметры базовых элементов комплекса, которые были выбраны в результате оптимизации режима работы всей инжекционной цепочки, что позволит в дальнейшем обеспечить проектный уровень светимости в эксперименте на коллайдере.
9
Во второй главе представлены результаты по исследованию процессов внугрипучкового рассеяния и охлаждения пучка тяжелых ионов: в Бустере - электронного, и в Коллайдере - электронного и стохастического. Бустер предложено оснастить системой электронного охлаждения, которая должна обеспечить режим накопления ионов как на энергии инжекции, так и на промежуточной энергии, что необходимо для его дальнейшего эффективного использования. Приведен анализ процесса электронного охлаждения различных сортов ионов золота в Бустере на энергии инжекции.
Сформулированы основные требования к коллайдеру: обеспечение максимально большого пикового значения светимости и обеспечение времени жизни светимости многократно превышающего время подготовки пучка. На основе теоретического анализа и численного моделирования эффектов, определяющих устойчивость пучка, получены значения параметров пучка и систем коллайдера, обеспечивающих достижение максимальной пиковой светимости. Предложена схема накопления пучка требуемой интенсивности в коллайдере и выработан сценарий использования методов охлаждения пучков тяжелых ионов (стохастического и электронного) для стабилизации параметров ионного сгустка в течение эксперимента при технически достижимых параметрах обеих систем.
В третьей главе представлены результаты модернизации быстроциклирующего сверхпроводящего синхротрона. Описаны эксперименты, проведенные на Нуклотроне с целью измерения среднего значения вакуума в его пучковой камере. В результате проведения модернизации Нуклогрона удалось существенно - на два порядка, уменьшить среднее значение давления в камере. Как демонстрация успешного проведения модернизации и разработанной методики настройки циркуляции и ускорения, было осуществлено ускорение ионов ксенона (124Хе42+) до энергии 1,5 ГэВ/н.
Во второй части главы представлен технический проект модернизации основной системы питания быстроциклирующего сверхпроводящего синхротрона и результаты его
10
осуществления. Основной задачей развития систем питания и защиты структурных магнитов и линз Нуклотрона было обеспечение длительной работы с магнитным полем до 2 Тл (что соответствует току в обмотках 6300 А) и возможность оптимизации рабочей точки ускорителя. В результате проведенной модернизации, основной источник питания и система защиты сверхпроводящих магнитов были последовательно протестированы в циклах с нолем на столе с величиной магнитной индукции 2 Тл и длительностью 1000 секунд.
В четвертой главе обсуждаются результаты развития Нуклотрона в качестве экспериментального полигона для исследования и моделирования на нем различных режимов работы коллайдера ТИСА. Данная глава в основном посвящена описанию результатов создания комплекса аппаратуры для исследования различных методов стохастического охлаждения и первых экспериментов по тестированию згой аппаратуры на пучках ионов. Разработанный для Нуклотрона канал стохастического охлаждения планируется последовательно использовать для проверки различных методов охлаждения продольной степени свободы распущенного и сгруппированного пучка: метода режекторных фильтров, метода Пальмера и время-пролетного метода. Благодаря универсальной конструкции пикап-станции и особого размещения в ней сигнальных электродов, обеспечена также возможность охлаждения поперечной степени свободы. Для оценки основных параметров системы (в первую очередь, необходимой мощности усилителя) был разработан алгоритм и проведено численное моделирование эволюции функции распределения частиц путем решения уравнения Фоккера-Планка. Приведены результаты экспериментальных измерения параметров ускорителя (критическая энергия, дисперсия), фазово-частотных характеристик канала, параметров циркулирующего ионного пучка в диапазоне энергий от 0.5 до 4 ГэВ/н.
В пятой главе рассмотрено обоснование выбранного варианта размещения, фокусирующей структуры, типа структурных магнитных элементов, проекта вакуумной системы и размещения других подсистем Бустера в существующих зданиях ЛФВЭ ОИЯИ.
Сформулированы требования к подготовке пучкового и изоляционного объема, а также определена расстановка оборудования и типы откачного и диагностического оборудования. Во втором разделе главы дано обоснование выбранного варианта системы электропитания Бустера. Рассмотрен концептуальный проект мощного источника питания Бустера, тиристорного ключа ТКН шунтирующего источник питания при эвакуации энергии, дополнительных источников БО токодобавки, и ключей эвакуации энергии.
В Заключении перечислены основные результаты работы.
В диссертации содержится 92 графика и рисунка, 18 таблиц, в библиографии приведены 111 ссылок. Число опубликованных автором работ 148 из них но теме диссертации - 57, в том числе в реферируемых журналах 23 работы.
12
ГЛАВА 1. ВЫБОР И ОПТИМИЗАЦИЯ ПАРАМЕТРОВ БАЗОВЫХ ЭЛЕМЕНТОВ КОМПЛЕКСА МСА §1.1 Ускорительный комплекс ЛФВЭ ОИЯИ
Предложение создания сверхпроводящего жесткофокусирующего ускорителя релятивистских тяжелых ядер ОИЯИ - Нуклотрона в начале 70-х годов было мотивировано постановкой проблем релятивистской ядерной физики и квантовой хромодинамики. Для их экспериментального изучения в релятивистских ядерных взаимодействиях необходимы были соответствующие пучки ускоренных частиц, которые нс могли быть обеспечены действующим в то время Синхрофазотроном без создания нового ускорительного комплекса в Лаборатории высоких энергий ОИЯИ [2]. В результате проведенных научно-исследовательских работ с использованием пучков Синхрофазотрона и теоретического анализа процессов множественного рождения частиц было показано, что режим предельной фрагментации ядер наступает при кинетической энергии налетающего ядра больше 3.5 ГэВ/нуклон. Это определило минимальную кинетическую энергию пучков проектируемого Нуклотрона. Если для размещения магнитной системы нового ускорителя использовать технологический тоннель периметром около 250 м, окружающий фундамент Синхрофазотрона, то это позволяет обеспечить получение максимальной энергии легких ядер (отношение заряда к атомной массе 1/2) на уровне 6 ГэВ/нуклон, а тяжелых (золото, уран) - 4,5 - 4,2 ГэВ/нуклон, что вполне удовлетворяло указанное выше условие по энергии ускоренных частиц. При этом магнитное поле в структурных дипольных магнитах синхротрона могло быть ограничено величиной 2 Тл.
В начале 70-х годов во многих исследовательских центрах мира, занимающихся изучением вопросов фундаментальной физики ядра и строением ядерной материи, начался этан разработки и освоения новых магнитных и ускорительных технологий, базирующихся
13
на технике сверхпроводимости. Наиболее притягательным с точки зрения исследователей была реализация возможности использования эффекта сверхпроводимости для создания магнитов протонных синхротронов с амплитудой магнитного поля, существенно превышающей 2 Тл, то есть тот предел, который может быть достигнут с использованием «теплых» магнитов. В этом направлении первой крупной сверхпроводящей магнитной системой явилась магнитная система "Тэватрон" (Батавия, США) с амплитудой поля в рабочей апертуре до 4,7 Тл, установленная в имеющемся тоннеле "теплого" синхротрона на энергию 500 ГэВ. Сверхпроводящие магниты этого типа в несколько модернизированном виде были применены в проектах других ускорителей и получили название магнитов типа "cosO". Охлаждение магнитов осуществляется последовательно, затраты времени на захолаживание магнитной системы от комнатной до рабочей температуры измеряются неделями. Таким образом, с учетом всех необходимых элементов: криостата, подвесок, гелиевого сосуда образовалась чрезвычайно сложная в изготовлении, дорогостоящая и металлоемкая конструкция криогенно-магнитной системы с очень сложной системой эвакуации энергии в аварийных режимах. С целью решения проблемы принципиального упрощения применения сверхпроводимости в ускорительной технике и применения её в каналах транспортировки частиц в ОИЯИ в были разработаны сверхпроводящие магниты нового типа [3]. Принципиальным отличием дубненского подхода от «традиционного», принятого в американских и западно-европейских центрах явилось то, что эффект сверхпроводимости в нашем случае используется для достижения максимальной плотности тока в проводнике, что в свою очередь делает возможным максимальную миниатюризацию поперечного сечения магнита, а следовательно экономию материалов, мощности питания, упрощение внешней инфраструктуры. В Лаборатории были созданы сверхпроводящие магниты с требуемыми уровнями полей 1.8 + 2 Тл и, более того, способные работать с частотой повторения циклов 1 Гц. В период с 1987 по 1992 г. были запущены в серию, изготовлены и прошли комплексные испытания более чем 100 дипольных и 66
14
квадрупольных криогенно-магнитных модулей его магнитной системы. Монтаж Нуклотрона был завершен в январе 1993 г. и в марте того же года проведен первый сеанс охлаждения и работы с пучком [4].
Оригинальные магниты, разработанные и серийно изготовленные для Нуклотрона (Рис. 1.1) - это быстроциклирующие сверхпроводящие (частота повторения циклов до 1 Гц.) дипольные и квадрупольные магниты с железными магнитопроводами традиционной конструкции. В них обмотка возбуждения выполняется из специально разработанного трубчатого сверхпроводящего кабеля [5]. Фундаментальный подход к проблеме создания магнитов для Нуклотрона обеспечил возможность дальнейшего развития технологии и совершенствования магнитов «типа Нуклотрон». В частности, создание новых образцов магнитов с экстремально высокой динамической магнитной жесткостью, что обуславливает их уникальность в сфере применения для создания магнитных систем протонных и ионных синхротронов с универсальным рабочим циклом - от быстроциклирующего режима с частотой повторения до 1 Гц, при нарастании и спаде магнитного поля с крутизной 4 Тл/с и без «стола» магнитного поля, до квазипостоянного цикла, при котором длительность «стола» магнитного поля гораздо больше, чем время его нарастания и спада (например, при амплитуде магнитного поля 2 Тл время нарастания и спада поля суммарно занимает 1 секунду, а длительность стола поля гораздо больше: 5-10 с). Реальные результаты таких испытаний в указанных режимах функционирования иллюстрируются на Рис. 1.2 [6].
Рис. 1.1. Криогенно-магнитные сборки дипольного и квадрупольного магнитов Нуклотрона
15
Характеристик, близких к приведенным выше, сверхпроводящие магниты, выполненные по технологии Тэватрона и других аналогичных, использующих плоский, так называемый «резерфордовский кабель», не обеспечивают. Быстроциклирующий режим работы обеспечивает возможность повышения средней интенсивности пучков ускорителя, (число циклов в секунду) а также повышает эффективность использования ускорителя на потребителей, обеспечивая возможность параллельной их работы в том числе и на разных уровнях полей как в одном цикле, так и при использовании бустерного синхротрона в цепочке с основным [7].
Рис. 1.2. Возможные режимы работы магнитов типа Нуклотрон
В настоящее время активно ведутся разработки подобных магнитных элементов и систем. Одной из таких систем является проект FAIR (Дармштадт, Германия) [8J. Базовый ускоритель этого комплекса - синхротрон SIS 100, будет сооружаться на основе технологии сверхпроводящих магнитов типа Нуклотрона. Предполагается также массовое использование такого рода элементов в «углеродных» синхротронах для целей пучковой терапии онкологических заболеваний.
16
Магнитно-криостатная система Нуклотрона, имеющего периметр 251.52 м, расположена в тоннеле, окружающем фундамент синхрофазотрона (рис. 1.3). Более детальное описание систем Нуклотрона дано в [9].
Рис. 1.3. Фраїліент сверхпроводящегокольца Нуклотрона в тоннеле
В магнитной структуре кольца Нуклотрона 96 дипольных и 64 квадрупольных магнита. В измерительных периодах криогенно-магнитной системы ускорителя установлены ещё 4 диполя и 4 квадруполя. С целью удобства монтажа вакумно-криостатной системы ускорителя на месте (в нашем случае в тоннеле с ограниченными размерами поперечного сечения) была особенно необходима конструкция вакуумно-криостатных блоков, обеспечивающих минимально необходимое число соединений между блоками и максиматьно возможное удобство их выполнения «на месте». Концепция такой конструкции предложена и реатизована впервые в Нуклотронс [10].
Выбранная магнитная структура состоит из 8 суперпериодов, в каждый из которых входят 3 регулярных периода и один период, не содержащий дипольных магнитов [И]. Регулярный период включает в себя фокусирующую и дефокусирующую квадрупольные линзы, 4 дипольных магнита и два малых свободных промежутка, предназначенных для
17
размещения мультипольных корректоров и диагностического оборудования. Схемы двух типов периодов даны на рис. 1.4.
Рис. 1.4. Схема периодических элементарных ячеек фокусирующей системы Нуклотрона. Размеры элементов и промежутков приведены в миллиметрах
Для медленного вывода используется нелинейный резонанс ЗС2*=20, возбуждаемый 20-ой гармоникой секступольной нелинейности. Диаграмма резонансов до 4-го порядка включительно и возможные положения рабочей точки (1, 2, 3) даны на рис. 1.5.
Рис. 1.5. Рабочая диаграмма резонансов Нуклотрона
18
Основные параметры Нуклотрона даны в таблице 1.1.
Таблица 1.1. Основные проектные параметры магнитной структуры Нуклотрона
Энергия инжекции 5 МэВ/нуклон
Максимальная энергия ядер с 2/А=0.5 6 ГэВ/нуклон
Магнитная жесткость при инжекции/макс, Тл-м 0,647/45.83
Кулоновский предел по интенсивности 5.10й АА^ част/цикл
Длительность инжекции 8,2 мке
Длительность ускорения (0,5 1 1,5) с
Ускоряющее напряжение, максимальное 50 кВ
Длительность медленного вывода (0,01 110) с
Диапазон энергий медленного вывода 0,2 |бГэВ/нуклон
Эффективность медленного вывода 96%
Критическая энергия 7 ГэВ
Количество суперпсриодов/периодов типа ФОДО 8/32
Частоты бетатронных колебаний 6,75
Производные частот б (}х/( д С/Ч3)ф 11,5
Хроматичность Д(Х/( Ар/р); А(}7/( Др/р) -7.8;-10.0
Коэффициент уплотнения орбит 0,012
Амплитуда скорректированной орбиты 4 мм
Аксептанс гориз/верт., я-мммрад 40/45
Эмигганс пучка Сх/г инж; уск, я-мм мрад 30/30; 1.7/2.0
Импульсный разброс при инжекции/ ± ю--5
Минимальный импульсный разброс ±4-КГ*
19
В период работы Нуклотрона с 1993 по 2000 гг, был проведен комплекс работ по вводу в действие всех систем нового ускорителя параллельно с продолжающейся эксплуатацией Синхрофазотрона. Наиболее важным результатом, позволившим прекратить дальнейшую эксплуатацию Синхрофазотрона и сосредоточить усилия на доведении систем Нуклотрона до эксплуатационного уровня стало создание системы медленного резонансного вывода пучка из Нуклотрона - впервые в мире для сверхпроводящего синхротрона [12]. Основными составляющими действующего ускорительного комплекса являются (Рис. 1.6):
1. Сверхпроводящий синхротрон - Нуклотрон с периметром 251.52 м. Расположен в тоннеле вокруг фундамента магнита Синхрофазотрона;
2. Система криогенного обеспечения комплекса, состоящая из двух гелиевых рефрижераторов КГУ-1600/4.5 с необходимой инфраструктурой;
3. Инжекционный комплекс, включающий в себя источники протонов и ядер (дуоплазматрон, лазерный, электронно-лучевой, источник поляризованных дейтронов), предускоритель - 800 кВ импульсный трансформатор и линейный резонансный ускоритель типа Альвареца ЛУ-20, обеспечивающий ускорение протонов до энергии 20 МэВ и ядер с отношением заряда к массе больше 0,33 до энергии 5 МэВ на нуклон;
4. Канал транспортировки пучка от ЛУ-20 в камеру Нуклотрона с устройствами вывода пучка на равновесную орбиту;
5. Система медленного резонансного вывода ускоренных пучков в направлении основного экспериментального зала (корп.205) с начальным участком транспортировки пучка от выходного окна криостата Нуклотрона до точки «фокус РЗ» и каналы транспортировки выведенных пучков от точки РЗ к экспериментальным установкам в корпусе 205;
6. Источники питания магнитов и линз кольца Нуклотрона и каналов трасиоргировки пучков, размешенные в отдельном здании 1А (на рисунке не показано);
7. Система диагностики пучков, контроля и управления. Система ВЧ ускорения пучков в Нуклотроне;
- Київ+380960830922