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GSI および FAIR プロジェクトと、 加速器用超伝導マグネット開発の現状について

GSI および FAIR プロジェクトと、 加速器用超伝導マグネット開発の現状について. 杉田　圭 GSI, FAIR Technical Division Magnet Technology Group. Contents. GSI について FAIR について 超伝導マグネット開発 SIS 100 SIS 300 まとめ. GSI について. GSI, Helmholtzzentrum fuer Schwerionenforschung GmbH. 1969 年設立 連邦政府 90%, ヘッセン州 10% が出資 職員数　約 1100 人

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GSI および FAIR プロジェクトと、 加速器用超伝導マグネット開発の現状について

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Presentation Transcript

  1. GSI および FAIR プロジェクトと、加速器用超伝導マグネット開発の現状について 杉田　圭 GSI, FAIR Technical Division Magnet Technology Group Seminar KEK Cryogenics Science Center

  2. Contents • GSI について • FAIR について • 超伝導マグネット開発 • SIS 100 • SIS 300 • まとめ Seminar KEK Cryogenics Science Center

  3. GSI について • GSI, Helmholtzzentrum fuer Schwerionenforschung GmbH. • 1969年設立 • 連邦政府90%, ヘッセン州10%が出資 • 職員数　約1100人 • 研究学園都市ダルムシュタット • フランクフルトから南へ25km • GSI の他 • 製薬大手　メルク • ダルムシュタット工科大学 • ESA/ESOC • European Space Agency/Operation Center など多くの研究機関、高等教育機関 Seminar KEK Cryogenics Science Center

  4. GSI について 現在の施設 • Linear accelerator UNILAC • Heavy ion (Schwerionen) synchrotron SIS 18 • Experiment storage ring ESR • Fragment separator FRS • High-energy/high-efficiency laser PHELIX • Several large systems of spectrometers and detectors • Medical irradiation unit for cancer therapy Seminar KEK Cryogenics Science Center

  5. GSI について • Heavy Ion Therapy • HIT (Heidelberg Ion-beam Therapy Center)など • ドイツ国内にいくつかの施設を建設予定 • New element 107 Bohrium（ボーア） 108 Hassium（ヘッセン） 109 Meitnerium（マイトナー） 110 Darmstadtium（ダルムシュタット） 111 Roentgenium（レントゲン） 112 ? Seminar KEK Cryogenics Science Center

  6. FAIR について • 既存の加速器を入射器として活用 SIS 100/300 Super-FRS Seminar KEK Cryogenics Science Center

  7. FAIR について • SIS 18と比べて • Heavy ion beam • intensity x 100 • energy x 20 • IR beam • intensity x 10000 • 引き続き • Parallel operation • Electron cooling Seminar KEK Cryogenics Science Center

  8. SIS 100 / J-PARC • 陽子加速器として比較 Seminar KEK Cryogenics Science Center

  9. FAIR について • 総工費 1.2B€ (1630億円) • 75% ドイツ政府、ヘッセン州 • 25% international partners • Austria, China, Finland, France, Greece, India, Italy, Poland, Slovakia, Slovenia, Spain, Sweden, Romania, Russia, UK, Saudi Arabia, Hungary. • In-kind contribution(現物支給)or出資 • 予算管理などはFAIR GmbH • GSIとは別の会社組織 (研究者なし） • メンバーカントリーが株主 Seminar KEK Cryogenics Science Center

  10. FAIR について • 02　政府が認定 • 05　国際協力プロジェクトとしてスタート • 06Baseline Technical Report • 07Kick-off event (MoU に各国がサイン) • 08Technical Design Report • 09…近くFAIR GmbHが設立。。予定。 Seminar KEK Cryogenics Science Center

  11. FAIR について • 問題 • 合意文書を各国の言語でつくる. • 予算の増大。(05年ベースの予算) • PhaseA,B --> Phase1,2 --> Module化 • 0-3を今後8年以内に。 • 10/20(AFI)、22(STI)、 29(ISC) • Module化が承認されれば、、。 Seminar KEK Cryogenics Science Center

  12. FAIR について • 加速器のコンポーネントをworkpackage化。 • EoI(Expression of Interest)を表明したところが担当。 • 応募がなかった場合にはドイツのin-kindとなる予定。 • GSI の仕事 • 各コンポーネントの仕様決定 • Quality assurance/Acceptance test • ドイツのin-kind Seminar KEK Cryogenics Science Center

  13. 超伝導マグネット • SIS 100 • Dipole GSI, Babcock noell, JINR(Dubna, R&D) • Quadrupole JINR • Correctors JINR, India?, GSI • Super-FRS • Dipole China, India • Multiplet (Q+Sext.+Oct.) • Spain-superferric, France-costheta • SIS 300 • Dipole INFN(Genova) • Quadrupole IHEP(Protovino) • Corrector IHEP, GSI Seminar KEK Cryogenics Science Center

  14. 超伝導マグネット • SIS 100 main magnets • 2-layer straight dipole • Successfully tested. • New requirement --> triangle cycle • Single layer, thicker sc wire. • Quadrupole prototype (Dubna) Seminar KEK Cryogenics Science Center

  15. 超伝導マグネット • SIS 100 sc correctors • Multipole(quad, sextu, octu: nested) • Steerer(H/V) nested • Chromaticity sextupole Seminar KEK Cryogenics Science Center

  16. SIS 100 Corrector Cable CrNi wire Enamel insulated superconducting wire 1-layer 50% overlapped 70μm Kapton 2-layer 50% overlapped 50μm Kapton CuNi tube I.d. 4 mm 1-layer 50% overlapped 50μm Kapton • Nuclotron cable with insulated strands • Wires are connected in series magnet current leads soldering Seminar KEK Cryogenics Science Center

  17. SIS 100 Sc. Correctors • Requirements Seminar KEK Cryogenics Science Center

  18. Multipole Corrector • Design Seminar KEK Cryogenics Science Center

  19. Multipole Corrector • Computation results Seminar KEK Cryogenics Science Center

  20. Multipole Corrector • Coupling (magnetization field) Excitation Q,S,O: Only Quad., Sext., Octu. winding. A: All windings Degaussing Nominal Remanent Seminar KEK Cryogenics Science Center

  21. Steerer & Chrom. sextu. • Design Seminar KEK Cryogenics Science Center

  22. Steerer & Chrom. sextu. • Computation results Seminar KEK Cryogenics Science Center

  23. SIS 300 • Main dipole magnet • INFN Genova が設計 • プロトを作る予定 • 来年末には完成？ • Quadrupole magnet • IHEP が設計 • Corrector • Design • GSI, IHEP • IHEP: 来年、プロトタイプ？ 4.5T, 1T/sec. Seminar KEK Cryogenics Science Center

  24. まとめ • GSIと共同研究機関において、FAIRに向けた超伝導マグネット開発が進められている。 • モジュール化とそれに基づくスケジュールが各評価委員会において承認されれば、すぐにFAIR GmbH(会社組織)が設立される予定である。 • マグネット開発はロシアDubna, ProtovinoイタリアINFNGenovaを中心に進められている。 Seminar KEK Cryogenics Science Center

  25. まとめ • SIS 100 dipoleは Single layer の仕様を検討中。来年プロトタイプ製作。 • Corrector は基本的なデザインが終わり、ケーブルの試作、テスト、プロトタイプマグネットの製作、試験が急がれる。 • Super-FRS や SIS 300 の超伝導マグネットについてもプロトタイプ製作を含め、研究が進められている。 Seminar KEK Cryogenics Science Center

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