Многоцелевой тяжелоионный ускорительно-накопительный комплекс ИТЭФ-ТВН
Магнитное кольцо У-10 составлено из трех типов магнитных блоков обозначаемых буквами Ф, Д и Е. Основной особенностью всех типов блоков является совмещение функций поворота пучка и поперечной фокусировки. Такие блоки называются «с совмещенными функциями». Блоки типа Ф и Е являются фокусирующими в горизонтальной плоскости и дефокусирующими в вертикальной, блоки типа Д – наоборот. Фокусировка (дефокусировка) пучка в таком блоке достигается за счет линейного изменения магнитного поля в поперечном направлении. В фокусирующем блоке поле увеличивается наружу от кольца, и траектория частицы с положительным смещением от равновесной орбиты пройдет через большее поле и, соответственно, отклонится на больший угол, т.е. в направлении к идеальной орбите, при отрицательном смещении траектория окажется в меньшем поле и отклонится на меньший угол, т.е. опять в направлении к идеальной орбите. В Д-блоке поле уменьшается наружу от кольца, и траектория частицы с положительным смещением от равновесной орбиты пройдет через меньшее поле и отклонится на меньший угол, т.е. смещение увеличится. Линейное изменение поля в магнитном зазоре получается при гиперболической форме верхнего и нижнего полюсов магнита, установленных симметрично относительно медианной плоскости, с дополнительным, нейтральным полюсом, установленным вертикально на асимптотической поверхности гипербол. При такой конструкции магнита поле равно нулю на границе нейтрального полюса и линейно увеличивается в направлении уменьшения расстояния между гиперболическими полюсами.
Блоки Ф и Д являются стандартными и полностью идентичны по величине и градиенту магнитного поля и отличаются лишь направлением кривизны базовой поверхности, которая сделана параллельной равновесной орбите с учетом фокусирующих свойств блока. Е-блок не является стандартным и изготовлен из Д-блока, в котором сделана гиперболическая поверхность внутри блока за зубом основной гиперболы, там же установлен и нейтральный полюс специальной конструкции. В силу своих конструктивных особенностей фокусирующий Е-блок ориентируется относительно равновесной орбиты аналогично дефокусирующему Д-блоку.
Основные характеристики магнитного кольца У-10 | |
---|---|
Длина орбиты, м | 251.297 |
Число магнитов | 96 |
Геометрическая длина магнитного блока, мм | 1910 |
Эффективная длина магнитного блока, мм | 2036 |
Максимальное поле на орбите, Тл | 1.1 |
Тип структуры | ФОДО |
Число периодов | 48 |
Число суперпериодов | 8 |
Бетатронная частота | 9.25 |
Максимум амплитудной функции, м | 14.5 |
Максимум дисперсионной функции, м | 1.8 |
Минимум дисперсионной функции, м | -0.5 |
Критическая энергия, ГэВ | 7.2 |
Хроматичность гор./верт. | -5/-20 |
Аксептанс гор./верт., π mm-mrad | 80/50 |
Структура магнитного кольца собрана из 96 чередующихся фокусирующих и дефокусирующих блоков, разделенных прямолинейными промежутками. В структуре восемь суперпериодов1). В каждом суперпериоде имеется по два длинных прямолинейных промежутка (по 2350 мм), в которых размещается дополнительное оборудование и вывод пучка. Остальные промежутки существенно короче: шесть промежутков по 228 мм, один 374 мм и два по 525 мм.
В состав ускоряющей системы У-10 входят четыре ускоряющих станции, используемые в трех основных технологических режимах:
В качестве основы ускоряющей системы У-10 используется ускоряющая станция типа «Селенит» с ферритовым резонатором, в первоначальной конфигурации перестраиваемым по частоте в диапазоне от 1 до 4.9МГц при напряжении на ускоряющем зазоре до 10кВ. Основные технические характеристики ускоряющей станции «Селенит» приведены в таблице.
Использование ускоряющих станций типа «Селенит», установленных на кольце У-10, в штатном режиме с перестройкой по частоте в диапазоне 1.0÷4.9МГц позволяет ускорять протоны и ионы до максимальной энергии, ограниченной магнитной жесткостью кольца У-10. В режиме накопления пучка ядер с энергией 200÷700МэВ/н, инжектируемых в кольцо У-10 из синхротрона УК, потребовалось сместить частотный диапазон ускоряющих станций до 0.6÷0.8МГц. Процедура переключения ускоряющей станции из одного режима работы в другой осуществляется коммутацией цепей, обеспечивающих перестройку рабочего диапазона частот резонатора.
Основные технические характеристики ускоряющей станции «Селенит» | |
---|---|
Начальная частота настройки резонатора | 1.0МГц |
Максимальная частота настройки резонатора | 5.0МГц |
Максимальная скорость перестройки | 150 МГц/сек |
Конструктивная длина резонатора | 1600 мм |
Поперечные габаритные размеры резонатора | 415 мм × 345 мм |
Внутренний диаметр вакуумной камеры резонатора | 100 мм |
Масса феррита в резонаторе | 490 кг |
Марка феррита | М300НН-5 |
Добротность резонатора на начальной частоте (в динамике) | 15 |
Максимальный ток подмагничивания | 300 А |
Число витков обмотки подмагничивания | 14 |