Разработка и исследование перспективных направлений развития сверхпроводящих магнитных систем для ускорительных комплексов заряженных частиц

• Автор: Ткаченко, Леонид Михайлович
• Шифр специальности: 01.04.20
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2005
• Место защиты: Протвино
• Количество страниц: 278 с. : ил.

/ Гпава. Методы расчета магнитного поля и оптимизации геометрии сверхпроводящих магнитов

1.1 Представление поля и основные определения

1.1.1 Представление поля

1.1.2 Представление интегрального поля

1.2 Численные алгоритмы расчета магнитного поля

1.2.1 Пакет программ МСШПС

1.2.2 Программа НА11М

1.2.3 Расчет нелинейностей поля

1.2.4 Расчет интегральных нелинейностей поля

1.3 Оптимизация геометрии мультипольных магнитов

1.3.1 Центральное сечение

1.3.2 Лобовые части
1.4 Выводы
II Гпава. Сверхпроводящие магниты УНК
П.1 Основные диполи и квадруполи
II. 1.1 Диполи
И. 1.2 Квадруполи
И.2 Оптимизация геометрии магнитов систем коррекции
Н.2.1 Требования к конструкции
Н.2.2 Дипольный корректор
Н.2.3 Квадрупольный корректор
И.2.4 Секступольный корректор
Н.2.5 Основные расчетные характеристики СП—корректоров
11.3 Сверхпроводящий дипольный магнит с повышенной передаточной функцией
И. 3.1 Конструкция модели СП диполя
11.3.2 Результаты испытаний модели
И.4 Методы коррекции качества поля дипольных магнитов
Н.4.1 Корреляции технологических параметров обмотки
Н.4.2 Сортировка полуобмоток
11.4.3 Результаты измерений магнитных характеристик
П.4.4 Корреляция гармоник для теплых и холодных измерений

11.4.5 Связь геометрических и магнитных параметров
11.4.6 Коррекция нелинейностей по результатам теплых измерений
II.5 Выводы
III Глава. Магнитная система Tevatron Electron Lens
III. 1.1 Общее описание магнитной системы
III. 1.2 Параметры сверхпроводящих магнитов
III. 1.3 Магнитопровод
III. 1.4 Теплые соленоиды
III. 1.5 Результаты испытаний
III. 1.6 Модернизация магнитной системы TEL
Ш.2 Выводы
IV Гпава. Перспективные направления развития
сверхпроводящих магнитных систем
IV.1 Характеристики сверхпроводящих материалов
IV.1.1 NbTi
IV. 1.2 Nb3Sn
IV. 1.3 ВТСП
IV.l.4 Область применения сверхпроводящих материалов
IV.2 Сверхпроводящий квадруполь с высоким градиентом поля на основе NbjSn
IV.2.1 Свойства материалов
IV.2.2 Оптимизация геометрии
IV.2.3 Допуски на точность изготовления
IV.2.4 Выводы
IV.3 Магнитные системы для четырех каналов Нейтринной Фабрики ФНАЛ
IV.3.1 Описание каналов
IV.3.2 Магнитные характеристики каналов
IV.4 Выводы
V Глава. Сверхпроводящий диполь, создающий
быстроцикпирующие магнитные поля
V.1 Возможность применения диполей УНК для создания быстроциклирующих магнитных полей
V.1.1 Требования к качеству поля
V.l.2 Условия оптимизации геометрии
V.1.3 Выбор токонесущего элемента

V. 1.4 Параметры оптимизированной геометрии
V.l.5 Критическая температура диполя
V.l.6 Анализ влияния тепловыделений на температурный режим
V.2 Широкоапертурный диполь
V.2.1 Требования к сверхпроводящему материалу
V.2.2 Намагниченность сверхпроводника
V.2.3 Свойства материала магнитопровода
V.2.4 Условия оптимизации
V.2.5 Общее описание конструкций
V.2.6 Геометрия поперечного сечения, основные зависимости
V.2.7 Центральное сечение
V.2.8 Оптимальный диаметр провода
V.2.9 Оптимизация геометрии лобовых частей
V.2.10 Сравнение трех геометрий
V.2.11 Методы подавления кабельных потерь
V.2.12 Увеличение температурного запаса диполей SIS
V.3 Г еометрия с неполностью кистоунированным кабелем
V.3.1 Деградация критического тока в кабеле
V.3.2 Характеристики кабеля
V.3.3 Г еометрия поперечного сечения
V.3.4 Оптимизация лобовых частей
V.3.5 Потери в магните и температурные зависимости
V.4 Выводы
Заключение
Библиография
Приложение. Некоторые сведения из математической
статистики

• Системы коррекции хроматичности и возбуждения резонансной гармоники для медленного вывода пучка из ускорителя.
Предельные силы корректоров, их количество и допустимая неоднородность магнитного поля в них в диапазоне тока питания 0 ж 1тах приведены в Табл. II.7:
Табл. II
Основные требования к корректирующим магнитам.
Система коррекции Тип корректора Сила, Эхм/смш Число Допуски, %
Орбиты по горизонтали Диполь (т = 0) 6800 208 4 < 1, 4 <3, Ь7 < 1, С < ю
Орбиты по вертикали Диполь (т = 0) 6800 215 4 < 1, 4 <3, 4 < 1, 4>7 <
Бетатронных частот Квадруполь (т=1) 550 320 4, <1,4 <4, £„,<10
Хроматичности и медленного вывода Секступоль (ш = 2) 600 320 4 < 1, Ь, <2, 4 <6, 4,6 <
И.2.1 Требования к конструкции
Конструкция корректирующих элементов определяется требованиями системы коррекции и пространством, отведенным для его размещения.
Во II ступени УНК квадрупольные и секступольные корректоры, а также основная масса дипольных корректоров размещаются в 320 участках длиной около 4~м, расположенных в регулярной части магнитной структуры около основных квадрупольных линз. Помимо корректоров, во всех этих участках находится пикап-электрод, жестко соединенный с квадрупольной линзой. Кроме этого, в определенных участках расположены ограничители нормальной фазы,