1 / 31

Ускорительный комплекс накопительных колец на встречных пучках тяжелых ионов NICA в ОИЯИ

Ускорительный комплекс накопительных колец на встречных пучках тяжелых ионов NICA в ОИЯИ Г.В.Трубников ОИЯИ, г.Дубна. Вид на площадку с вертолета. Нуклотрон (сверхпроводящий синхротрон). ЛФВЭ ОИЯИ. Синхрофазотрон. Схема комплекса НИКА.

suki
Download Presentation

Ускорительный комплекс накопительных колец на встречных пучках тяжелых ионов NICA в ОИЯИ

An Image/Link below is provided (as is) to download presentation Download Policy: Content on the Website is provided to you AS IS for your information and personal use and may not be sold / licensed / shared on other websites without getting consent from its author. Content is provided to you AS IS for your information and personal use only. Download presentation by click this link. While downloading, if for some reason you are not able to download a presentation, the publisher may have deleted the file from their server. During download, if you can't get a presentation, the file might be deleted by the publisher.

E N D

Presentation Transcript

  1. Ускорительный комплекс накопительных колец на встречных пучках тяжелых ионов NICA в ОИЯИ Г.В.Трубников ОИЯИ, г.Дубна

  2. Виднаплощадкусвертолета Нуклотрон (сверхпроводящий синхротрон) ЛФВЭ ОИЯИ Синхрофазотрон Схема комплекса НИКА

  3. Научная программа на ускорительном комплексе физики высоких энергий ОИЯИ Основные области: • Релятивистская физика тяжелых ионов:поиск и изучение фазовых переходов иновых состояний ядерной материи, включая смешанную фазу и критическую точку; • Спиновая физика малонуклонных систем: изучение спин-зависимых процессов; • Физика ароматов: проверка правила OZI, поиск многокварковых состояний (пентакварки)поиск и изучение экзотических ядер (гиперядра); • Инновационные проекты: медицинские пучки, биология. SPI: поляризованные d EBIS: N, Ar, Fe, Kr, Xe, … Лазер: Li, B, C, F, Mg, … Дуоплазмотрон: p, d, a, 3He Г.В. Трубников (ОИЯИ), сессия ОФН РАН 3/21

  4. 1 этап: Нуклотрон-М Руководитель: Г.В.Трубников • Цель– достичь в 2011году параметров Нуклотрона, необходимых для реализации проекта НИКА за счет: • Модернизации инжекционного комплекса (АСУ, диагностика, потери k=3) • Модернизации ВЧ системы (нестабильность, нет диагностики, 0.6 Т/с) • Обновление диагностики и систем управления (на уровне середины 90-х) • Модернизации вакуумной системы (10е-7 Торр) • Реконструкции систем питания и криогенного обеспечения (2 кВт@4.5К, нет АСУ) • Развития необходимой инж. инфраструктуры (уровень конца 80-х годов) • Требуемые НИРиОКР– приоритет при проведении сеансов Этот этап д.б. завершен в 2011 демонстрацией: - Ускорение тяжелых ионов с A ~ 100 ÷ 200 • интенсивность ~ 107A/имп • Проектное поле – 2 Тл • Развитая инфраструктура Г.В. Трубников (ОИЯИ), сессия ОФН РАН 4/21

  5. Результаты:Нуклотрон-М Криогеника,Вакуум, Коррекция орбиты, Диагностика, ВЧ, Медленный вывод + растяжка! 4.5÷5·1010 (d) @ 300 МэВ/н (было 1-2 ·1010 (d) Первые 6 оборотов (~50 s), пучок дейтронов. Синий – инжекция пучка, Красный – сингнал с пикапа. Впервые на Нуклотроне реализован медленный вывод пучка с энергией 3.2 ГэВ/н Оценки величины среднего вакуума в кольце Нуклотрона (измеряя время жизни циркулирующего пучка дейтронов при 5 Мэ/н): не хуже чем 4*10-10 Торр. (начинали с 8*10-7 Торр) 0 ms 1150 ms Г.В. Трубников (ОИЯИ), сессия ОФН РАН 5/21

  6. Результаты:Нуклотрон-М Результаты модернизации ИИ КРИОН, ЛУ-20, ВЧ системы, вакуумной системы и диагностики низкоинтенсивных пучков Kr, Xe впервые получены на источнике Пучок Xe (A=124, Z=42+) был ускорен до 1.5 ГэВ/ни успешно выведен для физиков с энергией 1 ГэВ/н. Эволюция профиля пучка (поперечный и продольный) в процессе ускорения Изображение выведенного пучка Xe (Е = 0,6ГэВ/н) на фотопластине MCP детектор для регистрации ионов остаточного газа СледотпучкаXe (1 ГэВ/н) вфотоэмульсии (эксперимент “Беккерель”) Г.В. Трубников (ОИЯИ), сессия ОФН РАН 6/21

  7. Результаты:Нуклотрон-М Полномасштабнаяреконструкциясистемыпитаниявсегоускорительногокомплекса Imax = 6.3kA Bmax = 2 Тл dB/B = 0.1Gs df/f (RF) = 1e-5 Г.В. Трубников (ОИЯИ), сессия ОФН РАН 7/21

  8. Модернизациякриогенной системы Обновлены несколько поршневых компрессоров Приобретен и введен в эксплуатацию гелиевый винтовой компрессор (50 атм.) - вверху. Полностью обновлен парк гелиевых турбодетандеров (внизу) Модернизирована гелиевый ожижитель КГУ-1600/4.5. В результате холодопроизводительность комплекса увеличена вдвое (с 2кВт до 4 кВт). Закончены тех.проекты новых винтовых компрессоров (Казань, НПО КомпрессорМаш) и нового гелиевого ожижителя для НИКИ ОГ-1000 (НПО ГелийМаш). 8/42 Г.Трубников, Фин.комитетОИЯИ,2011

  9. Nuclotron-NICA Источник поляризованных частиц (p, d,H)ОИЯИ+ИЯИ РАН Сборка зарядово-обменного плазменного ионизатора (ОИЯИ) Источник пучка атомов, общий вид (ИЯИ РАН) 11/36

  10. 2-й этап: Проект Nuclotron-NICA laser ИТЭФ p,d foreinjector ESIS d Cascade transformer up to 0,7 MeV Новый источник тяжелых высокозарядных ионов КРИОН-6Т. Статус: сборка, испытания в начале 2012г. Г.В. Трубников (ОИЯИ), сессия ОФН РАН 10/24

  11. Бустерный синхротрон Г.В. Трубников (ОИЯИ), сессия ОФН РАН 11/24

  12. Первые результаты холодных испытаний криволинейного дипольного магнита Бустера. Изготовление прототипа квадруполя и секступоля История квенчей дипольного магнита Дипольный магнит в криостате перед испытаниями Ярмо квадрупольной линзы после финишной обработки Изготовлены пластины для ярма секступольного корректора Стенд криогенных испытаний ЛФВЭ ОИЯИ 28/34

  13. Комплекс NICA,цели проекта: Цель проекта – создание в ОИЯИ нового ускорительного комплекса, который будет обеспечивать: 1a) Столкновение пучков тяжелых ионов197Au79+ x 197Au79+ при sNN = 4 ÷ 11 ГэВ (1 ÷ 4.5 ГэВ/нкинетической энергии ионов) со светимостью<L>= 1027см-2сек-1(приsNN = 9 ГэВ) 1b) Столкновение легких ионов в таком же диапазоне энергий и с той же светимостью 2) Столкновение пучков поляризованных протонов и дейтронов: ppspp = 12 ÷ 27 ГэВ (5 ÷ 12.6 ГэВкинетической энергии) dd sNN = 4 ÷ 13.8ГэВ (2 ÷ 5.9 ГэВ/нкинетической энергии) <L>  1030 см-2сек-1(приspp = 27 ГэВ) 3) Эксперименты на выведенных пучкахионов, а также поляризованных протонов и дейтронов на фиксированной мишени: Li  Au = 1  4.5 ГэВ/н p, p =5 ÷ 12.6 ГэВ d, d = 2 ÷ 5.9 ГэВ/н 4) Прикладные исследования на пучках ионовс кинетической энергией от 0.5 ГэВ/ндо 12.6 ГэВ (p) и4.5 ГэВ/н(Au) Г.В. Трубников (ОИЯИ), сессия ОФН РАН 14/21

  14. Комплекс NICA Стохастическое охлаждение Нуклотрон (45 Тлм) ускорение до 4.5 ГэВ/н (1.1109 ионов/имп) Высоковольтное электронное охлаждение КРИОН 6Т+ т/и ЛИНАК (3 МэВ/н), 197Au31+ Инжекция в оба кольца коллайдера по 24 сгустка (с возможным последующим ускорением/торможением Общий ток в кольце: 51010i. E-cool Источник p, d, He3 + ЛИНАК (5 МэВ/н) Обдирка @ 600 МэВ/н: 197Au31+  197Au79+ Бустер (25 Тлм) 1(3) инжекции, накопление 2-6109 ионов с Эл. охл-ем, ускорение до 600 МэВ/н. 15/21

  15. Бустер Быстрый вывод B(t) I(t) Электронное охлаждение Инжекция Нуклотрон B(t) I(t) Медленный вывод Быстрый вывод Инжекция Коллайдер B(t) I(t) Режим накопления (БН) Формирование коротких сгустков и режим столкновения 0 4 8 12 16 20 24 185189193 197сек Режим работы комплекса NICA Г.В. Трубников (ОИЯИ), сессия ОФН РАН 16/24

  16. Коллайдер NICA FODO-12 Triplet -8 Г.В. Трубников (ОИЯИ), сессия ОФН РАН 17/24

  17. Параметры коллайдера Максимальная светимость достигается, когда фазовый объем сгустка совпадает с акцептансом кольца • Для достижения максимальной пиковой светимости, необходимо обеспечить следующие условия: • минимальная бета-функция в ТВ; • максимальный темп столкновений (максимально возможное число сгустков); • макс.интенсивность в сгустке; • минимальный эмиттанс пучка; • минимальная длина сгустка. Динамическая апертура коллайдера (гориз.) Зависимость бетатронных частот от dP/P Предложена коррекция хроматичности для обеспечения поперечной динамической апертуры 120 мммради динамической апертуры по dP/P на уровне ±1%

  18. Стохастическое охлаждение Кикер – 48 м«вверх» от Точки Встречи (ТВ) Пикап – 132 мперед кикером (по пучку) Полный и локальный слип-факторыкольца, как функция от энергии ионов. В такой схеме расположения кикера и пикапа, «условие Мёля» дает верхнюю границу частоты = 20 ГГц («перекрытие» частот) для величины динамического аксептанса кольца по dP/P равной ±0.01. Светимость уровня 11027см2сек1соответствует 2.3109ионов в сгустке, эффективное число ионов 81011. Чтобы обеспечить требуемые времена охлаждения, ширина полосы частот выбрана в диапазоне 3-6 ГГц. “Перекрытие выборок” (Д.Мёль, ЦЕРН) 3..6 ГГц: Tохл~0,5TIBS 2..4 ГГц: Tохл~TIBS W = 3-6 ГГц Г.В. Трубников (ОИЯИ), сессия ОФН РАН 19/21

  19. Электронное охлаждение Формула В.В.Пархомчука: Te [эВ] необходимая для обеспечения времени жизни частиц ~10 часов. Подавление рекомбинации: a) Увеличение T_tr_e b) “Сдвиг” энергии электронов x=y=16м, Lecool=6м, B=1Тл, Ie = 0,5A. Telife >=10ч, remin Tcool Темп охлаждения определяется T||e (стабильность ВВ генератора), и логарифмически зависит от Te T_tr_e = 1 эВ Заключение: Tecool ~ 0,05 TВПР(IBS)на энергии 1 ГэВ/н Г.В. Трубников (ОИЯИ), сессия ОФН РАН 20/21

  20. Сценарий охлажденияв коллайдере: ДВПР ДПЗ Г.В. Трубников (ОИЯИ), сессия ОФН РАН 21/21

  21. Дипольный магнит коллайдера Изготовление кабеля и обмотки Вакуумные испытания собранного диполя коллайдера 31/34

  22. Injection channel Injection Электронное охлаждение ИЯФ СО РАН, ВЭИ, FZJ + GSI (Германия) Г.В. Трубников (ОИЯИ), сессия ОФН РАН 23/21

  23. Система стохастического охлаждения на Нуклотроне 2500 3.496 3.500 3.504 0 2 4 6 8 10 сек Эволюция функции распределения и dP/P (t) для протонов (вверху) и ионов 6+С12. Численное моделирование 2500 3.496 3.500 3.504 0 2 4 6 8 10 сек FZ Juelich Г.В. Трубников (ОИЯИ), сессия ОФН РАН 24/21

  24. Система стохастического охлаждения на Нуклотроне Установка пикап-станции в холодном ПП Нуклотрона Пикап-станция и сборка ее в криостат перед крио-испытаниями Кикерная станция (после 60 Вт усилителя) установлена в теплом ПП Нуклотрона Пикап-станция установлена вместе со всей электроникой (пред-усилители и разветвители) Г.В. Трубников (ОИЯИ), сессия ОФН РАН 25/21

  25. ПроектНуклотрон-НИКА Развитиекриогеннойиинженерныхсистем(Н.Агапов) Корп.217 Новая фабрика по изготовлению, сборке и испытаниям СП магнитов для НИКИ и ФАИР(30 x 75 m2) 26/42 Г.Трубников, Фин.комитетОИЯИ,2011

  26. Техническое проектирование комплекса Компоновка зданий и сооружений для размещения тяжелоионного коллайдера НИКА на плозадке ЛФВЭ ОИЯИ (ЗАО «Комета», ГСПИ) Выполнены геологические и геодезические изыскания, топографическая съемка. Закончена технологическая часть ТП, проектирование АСРК. В завершающей стадии архитектурная часть ТП. 31/34

  27. Экспертныйкомитет Machine Advisory Committee NICA The design of the NICA project is progressing well. There is a considerable progress in developing a new lattice for the collider and the ring design. However, more aggressive work on the design is required in order to stay within proposed timeline for the project. 28/42 Г.Трубников, Фин.комитетОИЯИ,2011

  28. КоллаборацияНИКА Budker INP • Booster RF system • Booster electron cooler • Collider RF system • HV e-cooler for collider • Electronics GSI/FAIR SC dipoles for Booster/SIS-100 SC dipoles for Collider IHEP (Protvino): Injector Linac FZ Jűlich (IKP): HV E-cooler & Stoch. cooling Fermilab: HV E-cooler, Beam dynamics, Stoch. cooling INR RAS (Troitsk) CERN: Beam dynamics, E-cooling, Acceler. technique All-Russian Institute for Electrotechnique HVElectron cooler BNL (RHIC) Electron & Stochastic Cooling ITEP: Beam dynamics in the collider Corporation “Powder Metallurgy” (Minsk, Belorussia): Technology of TiN coating of vacuum chamber walls for reduction of secondary emission 29/42

  29. 2017 G.Trubnikov, COOL-2011, Alushta, Ukraine 30/24

  30. Спасибо за внимание !

More Related