Оптимизация систем протонного инжектора компактного нейтронного источника DARIA
- Авторы: Выбин С.С.1, Изотов И.В.1, Миронов Е.А.1, Палашов О.В.1, Скалыга В.А.1
-
Учреждения:
- Федеральный исследовательский центр Институт прикладной физики РАН
- Выпуск: № 7 (2023)
- Страницы: 4-19
- Раздел: Статьи
- URL: https://permmedjournal.ru/1028-0960/article/view/664531
- DOI: https://doi.org/10.31857/S1028096023070191
- EDN: https://elibrary.ru/TENEJK
- ID: 664531
Цитировать
Аннотация
Настоящая статья посвящена усовершенствованию магнитной ловушки и системы формирования пучка электронного циклотронного резонансного ионного источника GISMO для его применения в качестве протонного инжектора – составной части линейного ускорителя компактного источника нейтронов. Была разработана открытая магнитная ловушка, состоящая из постоянных магнитов (на основе сплава Nd–Fe–B). Она адаптирована для более технологичного размещения системы экстракции в части плазменной камеры с большим внутренним диаметром по сравнению с источником GISMO. Затем была проведена оптимизация трехэлектродной системы формирования пучка. Показано, что при проектных параметрах системы возможно эффективное использование дополнительной магнитной линзы в виде соленоида для получения на выходе протонного пучка с малым углом расходимости. В результате численного моделирования была показана возможность использования данной магнитной ловушки и системы экстракции в составе протонного инжектора для проекта DARIA. Обсуждены следующие шаги в построении протонного источника.
Об авторах
С. С. Выбин
Федеральный исследовательский центр Институт прикладной физики РАН
Автор, ответственный за переписку.
Email: vybinss@ipfran.ru
Россия, 603950, Нижний Новгород
И. В. Изотов
Федеральный исследовательский центр Институт прикладной физики РАН
Email: vybinss@ipfran.ru
Россия, 603950, Нижний Новгород
Е. А. Миронов
Федеральный исследовательский центр Институт прикладной физики РАН
Email: vybinss@ipfran.ru
Россия, 603950, Нижний Новгород
О. В. Палашов
Федеральный исследовательский центр Институт прикладной физики РАН
Email: vybinss@ipfran.ru
Россия, 603950, Нижний Новгород
В. А. Скалыга
Федеральный исследовательский центр Институт прикладной физики РАН
Email: vybinss@ipfran.ru
Россия, 603950, Нижний Новгород
Список литературы
- Geller R. Electron Cyclotron Resonance Ion Sources and ECR Plasmas. Institute of Physics. Bristol, 1996. P. 434.
- Geller R. // IEEE Transactions on Nuclear Science. 1976. V. 23. № 2. P. 904. https://www.doi.org/10.1109/TNS.1976.4328376
- Sortais P., Lamy T., Médard J., Angot J., Latrasse L., Thuillier T. // Rev. Sci. Instrum. 2010. V. 81. № 2. P. 02B314. https://www.doi.org/10.1063/1.3272878
- Skalyga V.A., Golubev S.V., Izotov I.V., Lapin R.L., Razin S.V., Sidorov A.V., Shaposhnikov R.A. // Plasma Phys. Rep. 2019. V. 45. № 10. P. 984. https://www.doi.org/10.1134/S1063780X19080087
- Geller R. // Annual Rev. Nucl. Particle Sci. 1990. V. 40. № 1. P. 15. https://www.doi.org/10.1146/annurev.ns.40.120190. 000311
- Lyneis Claude M., Leitner D., Todd D.S., Sabbi G., Prestemon S., Caspi S., Ferracin P. // Rev. Sci. Instrum. 2008. V. 79. № 2. P. 02A321. https://www.doi.org/10.1063/1.2816793
- Benitez J.Y., Franzen K.Y., Hodgkinson A., Loew T., Lyneis C.M., Phair L., Saba J., Strohmeier M., Tarvainen O. // Rev. Sci. Instrum. 2012. V. 83. № 2. P. 02A311. https://www.doi.org/10.1063/1.3662119
- Sun L., Zhang W.H., Fang X., Guo J.W., Wu W., Feng Y.C., Zhang X.Z., Ma Y.M., Ma H.Y., Shen Z., Yang T.J., Yang Y., Zhao B., Zhao H.W., Ma L.Z. // Proceedings of ECRIS2016, Busan, Korea, 2016. P. 43.
- Sun L., Lu W., Zhao H.W., Guo J.W., Wu W., Wu B. M., Ou X.J., Mei E.M., Zheng S.J., Zhang X.Z., Li L.B., Zhu L., Xin C.J., Guan M.Z., Chen Y.Q., Wang X.D. // J. Phys.: Conf. Ser. 2022. V. 2244. № 1. P. 012021. https://www.doi.org/10.1088/1742-6596/2244/1/012021
- Wu W., Peng Sh., Ma T., Ren H., Zhang J., Zhang T., Jiang Y., Li K., Xu Y., Zhang A., Wen J., Guo Z., Chen J. // Rev. Sci. Instrum. 2019. V. 90. № 10. P. 101501. https://www.doi.org/10.1063/1.5109240
- Gammino S., Celona L., Ciavola G., Maimone F., Mascali D. // Rev. Sci. Instrum. 2010. V. 81. № 2. P. 02B313. https://www.doi.org/10.1063/1.3266145
- Pham A.N., Leitner D., Glennon P., Ottarson J., Lawton D., Portillo M., Machicoane G., Wenstrom J., Lajoie A. // Nucl. Instrum. Methods Phys. Res. B. V. 376. P. 77. https://www.doi.org/10.1016/j.nimb.2016.02.016
- Skalyga V.A., Izotov I.V., Shalashov A.G., Gospodchikov E.D., Kiseleva E.M., Tarvainen O., Koivisto H., Toivanen V. // J. Phys. D: Appl. Phys. 2021. V. 54. № 38. P. 385201. https://www.doi.org/10.1088/1361-6463/ac0e59
- Denisov G.G., Glyavin M.Yu., Tsvetkov A.I., Eremeev A.G., Kholoptsev V.V., Plotnikov I.V., Bykov Y.V., Orlov V.B., Morozkin M.V., Shmelev M.Yu, Kopelovich E.A., Troitsky M.M., Kuznetsov M.V., Zhurin K.A., Novikov A.Yu., Bakulin M.I., Sobolev D.I., Tai E.M., Soluyanova E.A., Sokolov E.V. // IEEE Transactions on Electron Devices. 2018. V. 65. № 9. P. 3963. https://www.doi.org/10.1109/TED.2018.2859274
- Thumm M.K.A., Denisov G.G., Sakamoto K., Tran M.Q. // Nucl. Fusion. 2019. V. 59. № 7. P. 073001. https://www.doi.org/10.1088/1741-4326/ab2005
- Idehara T., Sabchevski S.P., Glyavin M., Mitsudo S. // Appl. Sci. 2020. V. 10. № 3. P. 980. https://www.doi.org/10.3390/app10030980
- Mathew J.V., Bhattacharjee S. // Rev. Sci. Instrum. 2011. V. 82. № 1. P. 013501. https://www.doi.org/10.1063/1.3514989
- Bekhterev V., Bogomolov S., Efremov A. // Proceedings of HIAT2015, Yokohama, Japan, 2015. P. 238.
- Kalvas T., Tarvainen O., Toivanen V., Koivisto H. // J. Instrumentation. 2020. V. 15. № 6. P. P06016. https://www.doi.org/10.1088/1748-0221/15/06/p06016
- Skalyga V., Izotov I., Razin S., Sidorov A., Golubev S., Kalvas T., Koivisto H., Tarvainen O. // Rev. Sci. Instrum. 2014. V. 85. № 2. P. 02A702. https://www.doi.org/10.1063/1.4825074
- Bilheux H. // AIP Conference Proceedings. 2003. V. 680. № 1. P. 1058. https://www.doi.org/10.1063/1.1619890
- Bokhanov A.F., Zorin V.G., Izotov I.V., Razin S.V., Sidorov A.V., Skalyga V.A. // Plasma Phys. Rep. 2007. V. 33. № 5. P. 347. https://www.doi.org/10.1134/s1063780x07050017
- Shirkov G.D. // Plasma Sources Sci. Technol. 1993. V. 2. № 4. P. 250. https://www.doi.org/10.1088/0963-0252/2/4/004
- Skalyga V.A., Izotov I.V., Golubev S.V., Razin S.V., Sidorov A.V., Viktorov M.E. // Rev. Sci. Instrum. 2022. V. 93. № 3. P. 033502. https://www.doi.org/10.1063/5.0075486
- Skalyga V., Izotov I., Golubev S., Sidorov A., Razin S., Vodopyanov A., Tarvainen O., Koivisto H., Kalvas T. // Rev. Sci. Instrum. 2016. V. 87. № 2. P. 02A716. https://www.doi.org/10.1063/1.4934213
- Skalyga V.A., Izotov I.V., Sidorov A.V., Golubev S.V., Razin S.V. // Rev. Sci. Instrum. 2017. V. 88. № 3. P. 033503. https://www.doi.org/10.1063/1.4978278
- Sidorov A., Dorf M., Zorin V., Bokhanov A., Izotov I., Razin S., Skalyga V., Roßbach J., Spädtke P., Balabaev A. // Rev. Sci. Instrum. 2008. V. 79. № 2. P. 02A317. https://www.doi.org/10.1063/1.2805640
- Lapin R.L., Skalyga V.A., Izotov I.V., Golubev S.V., Razin S.V., Bokhanov A.F., Kazakov M.Yu., Shaposhnikov R.A., Kiseleva E.M., Tarvainen O. // J. Phys.: Conf. Ser. 2020. V. 1647. № 1. P. 012012. https://www.doi.org/10.1088/1742-6596/1647/1/012012
- Lapin R.L., Skalyga V.A., Golubev S.V., Izotov I.V., Razin S.V., Tarvainen O. // J. Appl. Phys. 2022. V. 131. № 9. P. 093301. https://www.doi.org/10.1063/5.0074388
- Skalyga V.A., Golubev S.V., Izotov I.V., Shaposhnikov R.A., Razin S.V., Sidorov A.V., Bokhanov A.F., Kazakov M.Yu., Lapin R.L., Vybin S.S. // Rev. Sci. Instrum. 2019. V. 90. № 12. P. 123511.
- Skalyga V., Izotov I., Golubev S., Sidorov A., Razin S., Strelkov A., Tarvainen O., Koivisto H., Kalvas T. // J. Appl. Phys. 2015. V. 118. № 9. P. 093301. https://www.doi.org/10.1063/1.4929955
- Golubev S.V., Skalyga V.A., Izotov I.V., Sidorov A.V., Razin S.V., Shaposhnikov R.A., Lapin R.L., Bokhanov A.F., Kazakov M.Yu. // J. Instrumentation. 2019. V. 14. № 01. P. C01007. https://www.doi.org/10.1088/1748-0221/14/01/c01007
- Golubev S.V., Skalyga V.A., Izotov I.V., Razin S.V., Shaposhnikov R.A., Vybin S.S., Bokhanov A.F., Kazakov M.Yu., Shlepnev S.P., Burdonov K.F., Soloviev A.A., Starodubtsev M.V. // J. Instrumentation. 2021. V. 16. № 2. P. T02008. https://www.doi.org/10.1088/1748-0221/16/02/t02008
- Skalyga V.A., Bokhanov A.F., Golubev S.V., Izotov I.V., Kazakov M.Yu., Kiseleva E.M., Lapin R.L., Razin S.V., Shaposhnikov R.A., Vybin S.S. // Rev. Sci. Instrum. 2019. V. 90. № 12. P. 123308. https://www.doi.org/10.1063/1.5128489
- Skalyga V.A., Izotov I.V., Mironov E.A., Voitovich A.V., Palashov O.V. // AIP Conference Proceedings. 2016. V. 1771. № 1. P. 070014-1. https://www.doi.org/10.1063/1.4964238
- Knaster J., Garin P., Matsumoto H., Okumura Y., Sugimoto M., Arbeiter F., Cara P., Chel S., Facco A., Favuzza P., Furukawa T., Heidinger R., Ibarra A., Kanemura T., Kasugai A., Kondo H., Massaut V., Molla J., Micciche G., O’hira S., Sakamoto K., Yokomine T., Wakai E. // Nuclear Fusion. 2017. V. 57. № 10. P. 102016. https://www.doi.org/10.1088/1741-4326/aa6a6a
- Mardor I., Aviv O., Avrigeanu M., Berkovits D., Dahan A., Dickel T., Eliyahu I., Gai M., Gavish-Segev I., Halfon S., Hass M., Hirsh T., Kaiser B., Kijel D., Kreisel A., Mishnayot Y., Mukul I., Ohayon B., Paul M., Perry A., Rahangdale H., Rodnizki J., Ron G., Sasson-Zukran R., Shor A., Silverman I., Tessler M., Vaintraub S., Weissman L. // Europ. Phys. J. A. 2018. V. 54. № 5. https://www.doi.org/10.1140/epja/i2018-12526-2
- Schweizer W., Ratzinger U., Klump B., Volk K. // Rev. Sci. Instrum. 2014. V. 85. № 2. P. 02A743. https://www.doi.org/10.1063/1.4842335
- Pisent A., Fagotti E., Colautti P. // Proceedings of LINAC2014, Geneva, Switzerland. 2014. P. 261–263.
- Kropachev G., Kulevoy T., Sitnikov A. // J. Surf. Invest.: X-ray, Synchrotron Neutron Tech. 2019. V. 13. № 6. P. 1126. https://www.doi.org/10.1134/s1027451019060399
- Izotov I., Skalyga V., Razin S., Sidorov A., Golubev S., Kalvas T., Koivisto H., Tarvainen O. // Proceedings of IPAC2014, Dresden, Germany, 2014. P. 604. https://www.doi.org/10.18429/JACoW-IPAC2014-MOPRI012
- Barabin S.V., Kropachev G.N., Lukashin A.Yu., Kulevoy T.V., Vybin S.S., Golubev S.V., Izotov I.V., Kiseleva E.M., Skalyga V.A., Grigoriev S.V., Kovalenko N.A. // Technical Phys. Lett. 2021. V. 47. № 7. P. 485. https://www.doi.org/10.1134/s1063785021050199
- Kalvas T., Tarvainen O., Ropponen T., Steczkiewicz O., Ärje J., Clark H. // Rev. Sci. Instrum. 2010. V. 81. № 2. P. 02B703. https://www.doi.org/10.1063/1.3258608
- Ferdinand R., Sherman J., Stevens R.R., Zaugg T. // Proceedings of the 1997 Particle Accelerator Conference. 1997. V. 3. P. 2723. https://www.doi.org/10.1109/PAC.1997.752744
- Chauvin N., Delferrière O., Duperrier R., Gobin R., Nghiem P.A.P., Uriot D. // Rev. Sci. Instrum. 2012. V. 83. № 2. P. 02B320. https://www.doi.org/10.1063/1.3678658
Дополнительные файлы
