Высокоэнергетическая часть ускорителя для компактного источника нейтронов DARIA: ускоряющая структура с трубками дрейфа

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Только для подписчиков

Аннотация

В рамках проекта DARIA в НИЦ “Курчатовский институт” – ККТЭФ (Курчатовский комплекс теоретической и экспериментальной физики) разрабатывают импульсный протонный ускоритель с энергией 13 МэВ, рабочей частотой 162.5 МГц и током 100 мА. Линейный ускоритель будет включать секцию c пространственно-однородной квадрупольной фокусировкой и секцию с трубками дрейфа. Настоящая статья посвящена разработке секции с трубками дрейфа. Сформулированы основные требования к секции. Проведен выбор ускоряющей структуры, которая состоит из цепочки многозазорных резонаторов и служит для создания высокочастотных полей. Определено оптимальное количество зазоров в резонаторах. Обоснован выбор фокусирующей системы, а также типа фокусирующих элементов. Проведен анализ различных конфигурации периодов фокусировки и определен вариант, удовлетворяющий требованиям к секции. Представлены результаты моделирования динамики пучка. Исследовано влияние кулоновских сил на динамику частиц в секции с трубками дрейфа. Проведен анализ роста эмиттанса в канале. Определены возможности разрабатываемого канала для широкого диапазона изменения величин входного тока и входного эмиттанса пучка.

Об авторах

Г. Н. Кропачев

Научный исследовательский центр “Курчатовский институт”; Объединенный институт ядерных исследований

Email: Ekaterina.Khabibullina@itep.ru
Россия, 117218, Москва; Россия, 141980, Дубна

Т. В. Кулевой

Научный исследовательский центр “Курчатовский институт”

Email: Ekaterina.Khabibullina@itep.ru
Россия, 117218, Москва

А. Л. Ситников

Научный исследовательский центр “Курчатовский институт”

Email: Ekaterina.Khabibullina@itep.ru
Россия, 117218, Москва

С. В. Виноградов

Научный исследовательский центр “Курчатовский институт”; Московский физико-технический институт

Email: Ekaterina.Khabibullina@itep.ru
Россия, 117218, Москва; Россия, 141701, Долгопрудный

Е. Р. Хабибуллина

Научный исследовательский центр “Курчатовский институт”

Автор, ответственный за переписку.
Email: Ekaterina.Khabibullina@itep.ru
Россия, 117218, Москва

В. С. Скачков

Научный исследовательский центр “Курчатовский институт”

Email: Ekaterina.Khabibullina@itep.ru
Россия, 117218, Москва

О. С. Сергеева

Научный исследовательский центр “Курчатовский институт”

Email: Ekaterina.Khabibullina@itep.ru
Россия, 117218, Москва

Список литературы

  1. Grigoriev S., Iashina E., Pavlov K. // J. Synch. Invest. 2019. V. 13. P. 1132. https://www.doi.org/10.1134/S1027451019060314.
  2. Свистунов Ю.А., Зуев Ю.В., Овсянников. А.Д., Овсянников. Д.А. // Вестник СПбГУ. Прикладная математика. Информатика. Процессы управления. 2011. Вып. 1. С. 49.
  3. Prata M., Alloni D., Palomba. M., De Felice P., Pietropaolo A., Pillon M., Quintieri L., Santagata A., Valente P. // Eur. Phys. J. Plus. 2014. V. 129. P. 1. https://www.doi.org/10.1140/epjp/i2014-14255-3.
  4. 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.
  5. Yamagata Y., Hirota K., Ju J., Wang S., Morita S., Kato J., Otake Y., Taketani A., Seki Y., Yamada M., Ota H., Bautista U., Jia Q. // J. Radioanalytical Nucl. Chem. 2015. V. 305. P. 787. https://www.doi.org/10.1007/s10967-015-4059-8
  6. Wiesner C., Chau L., Dinter H., Droba M., Heilmann M., Joshi N., Mader D., Metz A., Meusel O., Muller I., Noll D., Podlech H., Ratzinger U., Reichau H., Reifarth R., Schempp A., Schmidt S., Schweizer W., Volk K., Wagner C. // AIP Conf. Proc. 2018. V. 1265. 487. https://www.doi.org/10.1063/1.3480247
  7. Baggemann J., Doege P.-E., Rimmler M., Voigt J., Mauerhofer E., Rucker U., Gutberlet T., Podlech H., Meusel O., Schwarz M., Bohm S., Li J., Bruckel Th., Zakalek P., Cronert T. // J. Phy.: Conf. Series. 2020. V. 1401. P. 012010. https://www.doi.org/10.1088/1742-6596/1401/1/012010
  8. Bruckel Th., Gutberlet T. Conceptual Design Report-Jülich High Brilliance Neutron Source (HBS). Report Forschungszentrum Jülich. 2020. https://juser.fz-juelich.de/record/884799/files/Allgemeines_08.pdf.
  9. LENS Ad-hoc Working Group CANS. Low energy accelerator-driven neutron sources. Report. 2020. https://www.lens-initiative.org/wp-content/uploads/ 2021/02/LENS-Report-on-Low-Energy-Accelerator-driven-Neutron-Sources.pdf.
  10. Baxter D.V., Li F., Parnell S.R., Pynn R., Rinckel T., Wang T. // JAEA-Conference. 2015. P. 535. https://doi.org/10.11484/jaea-conf-2015-002.
  11. Wei J., Chen H.B., Huang W.H., Tang C.X., Xing Q.Z., Loong C.-K., Fu S.N., Tao J.Z., Guan X.L., Shimizu H.M. // Proc. Of PAC. 2009. P. 1360.
  12. Yamagata Y., Hirota K., Ju J., Wang S., Morita S., Kato J., Otake Y., Taketani A., Seki Y., Yamada M., Ota H., Bautista U., Jia Q. // J. Radioanalytical and Nuclear Chemistry. 2015. V. 305. P. 787. https://doi.org/10.1007/s10967-015-4059-8
  13. Takamura M., Ikeda Y., Sunaga H., Taketani A., Otake Y., Suzuki H., Kumagai M., Hama T., Oba Y. // J. Phys.: Conf. Series. 2016. V. 734. P. 1. https://doi.org/10.1088/1742-6596/734/3/032047
  14. Yamada M., Otake Y., Taketani A., Sunaga H., Yamagata Y., Nakayama T. // Tetsu-to-Hagane. 2014. V. 100(3). P. 429. https://doi.org/10.2355/tetsutohagane.100.429
  15. Ikeda Y., Taketani A., Takamura M., Sunaga H., Kumagai M., Oba Y., Otake Y., Suzuki H. // Nucl. Instrum. Methods Phys. Res. A. 2016. V. 833. P. 61. https://doi.org/10.1016/j.nima.2016.06.127
  16. Huang Z., Xiao Y., Zhang R., Li Y., Han X., Shao B., Wang X., Wei J., Loong C.-K. // Nucl. Instrum. Methods Phys. Res. A. 2011. V. 651. P. 32. https://doi.org/10.1016/j.nima.2011.01.105
  17. Huang T., Gong H., Shao B., Wang D., Zhang X., Zhang K., Wei J., Wang X., Guan X., Loong C.-K., Tao J., Zhou L., Ke Y. // Nucl. Instrum. Methods Phys. Res. A. 2012. V. 669. P. 14. https://doi.org/10.1016/j.nima.2011.12.018
  18. Kulevoy T., Fatkullin R., Kozlov A., Kropachev G., Selesnev D., Semennikov A., Sitnikov A. // Proc. 29th Linear Accelerator Conf. 2018. P. 349. https://www.doi.org/10.18429/JACoW-LINAC2018-TUPO012.
  19. Кропачев Г.Н., Кулевой Т.Н., Ситников А.Л., Хабибуллина Е.Р., Виноградов С.В. // Вестник СПбГУ. Прикладная математика. Информатика. Процессы управления. 2022. Т. 18. Вып. 4. С. 567 (в печати).
  20. Капчинский И.М. // Динамика частиц в линейных резонансных ускорителях. Москва: Атомиздат, 1966. С. 247.
  21. Kapchinsky I.M. // PTE № 1. 1986. P. 33.
  22. Герберг А.Н., Рабинович Я.Д., Скачков В.С. // ПТЭ. 1980. Т. 1. С. 49.
  23. Баранова Л.А., Явор С.Я. // Электростатические электронные линзы. М.: Наука, 1986. С. 56.
  24. Барабин С.В., Кропачев Г.Н., Лукашин A.Ю., Кулевой T.В., Выбин С.С. Голубев С.В., Изотов И.В., Киселева E.М., Скалыга В.A., Григорьев С.В., Коваленко Н.А. // Письма в ЖТФ. 2021. Т. 47. Вып. 10. https://www.doi.org/10.21883/PJTF.2021.10.50964.18628.
  25. Kurennoy S.S., Rybarcyk L.J., Wangler T.P. // Proc. of IPAC. 2011. WEPS067. P. 2655.
  26. Kropachev G., Kulevoy T., Balabin S., Selesnev D., Sitnikov A. // Proc. of RuPAC. 2016. P. 524.
  27. Мурин Б.П., Кульман В.Г., Ломизе Л.Г., Поляков Б.И., Федотов А.П. // Линейные ускорители ионов. Основные системы. М.: Атомиздат, 1978. Т. 2. С. 18.
  28. Капчинский И.M. // Теория линейных резонансных ускорителей. М.: Энергоиздат, 1982. С. 163.
  29. Капчинский И.М. // Динамика частиц в линейных резонансных ускорителях М.: Атомиздат, 1966. С. 61.
  30. Рошаль А.С. // Моделирование заряженных пучков. М.: Атомиздат, 1979. С. 65.
  31. Uriot D., Pichoff N. // Proc. IPAC. 2015. P. 92. https://www.doi.org/10.18429/JACoW‑IPAC2015‑MOPWA008.
  32. Овсянников Д.А., Едаменко Н.С. // Вестник СПбГУ. Прикладная математика. Информатика. Процессы управления. 2013. Вып. 2. С. 60.

© Г.Н. Кропачев, Т.В. Кулевой, А.Л. Ситников, С.В. Виноградов, Е.Р. Хабибуллина, В.С. Скачков, О.С. Сергеева, 2023