1. На главную
  2. Электронные версии
  3. Поверхность. Рентгеновские, синхротронные и нейтронные исследования
  4. № 7, 2023

Поверхность. Рентгеновские, синхротронные и нейтронные исследования, 2023, № 7, стр. 27-39

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

Г. Н. Кропачев a, b, Т. В. Кулевой a, А. Л. Ситников a, С. В. Виноградов a, c, Е. Р. Хабибуллина a, *, В. С. Скачков a, О. С. Сергеева a

a Научный исследовательский центр “Курчатовский институт”
117218 Москва, Россия

b Объединенный институт ядерных исследований
141980 Дубна, Россия

c Московский физико-технический институт
141701 Долгопрудный, Россия

* E-mail: Ekaterina.Khabibullina@itep.ru

Поступила в редакцию 20.10.2022
После доработки 19.12.2022
Принята к публикации 19.12.2022

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.

Ключевые слова: ускоритель с трубками дрейфа, динамика пучка, трансмиссия, рост эмиттанса пучка, квадрупольная линза на постоянных магнитах.

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.

Дополнительные материалы отсутствуют.

Инструменты

следующая статья выпуска предыдущая статья выпуска содержание выпуска

Поверхность. Рентгеновские, синхротронные и нейтронные исследования

Архивы выпусков Информация о журнале Отправить рукопись в журнал