Методика и результаты оптимизации вакуумных систем циклотронных комплексов

• Автор: Тихомиров, Александр Васильевич
• Шифр специальности: 01.04.20
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2008
• Место защиты: Дубна
• Количество страниц: 118 с. : ил.

Оглавление
Введение
ГЛАВА
Методика численного моделирования потерь ионов вследствие
перезарядки на остаточном газе
ГЛАВА
Методика численного моделирования распределения давления остаточного газа в вакуумных камерах циклотронных комплексов
2.1 Радиальное распределение давления в вакуумных камерах
циклотронов
2.2 Распределение давления вдоль протяженных вакуумных камер ионопроводов и экспериментальных установок
ГЛАВА
Практическое применение моделирования потерь ионов вследствие перезарядки на остаточном газе для проектирования вакуумных систем
3.1 Моделирование потерь ионов для циклотронов У-400 и У-400М
3.1.1 Численное моделирование и эксперименты по ускорению ионов кальция 40Са'5 на циклотроне У-400 с
использованием внутреннего РЮ-источника
3.1.2 Потери ионов 48Са5+ вследствие перезарядки па остаточном газе в канале аксиальной инжекции и в вакуумной камере циклотрона У
3.1.3 Сравнение расчетных эффективностей прохождения ускоряемых пучков в вакуумных камерах циклотронов У-400 и У-400М
с экспериментом
3.2 Моделирование потерь ионов для проектирования вакуумной системы циклотронного комплекса DC
3.2.1 Потери ионов в канале аксиальной инжекции DC
3.2.2 Потери ускоряемых ионов вследствие перезарядки на остаточном
газе в вакуумной камере циклотрона DC
3.2.3 Потери ускоренных и выведенных из ускорителя ионов в каналах внешних пучков DC
3.3 Моделирование потерь ионов для проектирования вакуумной
системы циклотрона тяжелых ионов ИЦ
3.3.1 Сравнение результатов численного моделирования и эксперимента по ускорению ионов
3.4 Моделирование потерь ионов для проектирования вакуумной системы ускорительного комплекса DRIBs
3.5 Оптимизация параметров проектируемой вакуумной системы канала масс-сепаратора MASHA
3.5.1 Оценка требований к уровню вакуума в магните-сепараторе
MASHA
3.5.2 Распределение давления в вакуумной камере
канала масс-сепаратора MASHA

3.6 Моделирование потерь ускоряемых ионов для проектирования
вакуумной системы циклотрона БС-бО
3.6.1 Расчет потерь пучка ионов на остаточном газе в вакуумной
камере циклотрона
3.6.2 Расчет потерь пучка при транспортировке по каналу аксиальной инжекции и каналу пучков ионов низкой энергии
3.6.3 Транспортировка ионов в канале ускоренных пучков
3.6.4 Сравнение расчетных эффективностей прохождения ускоряемых пучков с экспериментальными результатами
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Основные результаты диссертационной работы:
Признательности
Литература
Введение
Актуальность работы
Развитие атомной и ядерной физики, а также прикладных областей науки и техники, требует постоянной разработки и совершенствования методов и техники получения высокоинтенсивных пучков ускоренных ионов.
В настоящее время ускорительная база Лаборатории ядерных реакций им. Флерова ОИЯИ представлена четырьмя действующими циклотронными комплексами на основе изохронных циклотронов тяжелых ионов У-200, У-400, У-400М [1] и ИЦ-100 [2].
Ускорители У-400, У-400М и ИЦ-100 оборудованы современными источниками ионов электронно-циклотронного резонанса (ECR) [3] и системами аксиальной инжекции пучка, У-200 имеет внутренний источник ионов типа PIG.
Циклотроны ЛЯР ускоряют ионы с отношением заряда к массе иона q/A 0.03 4- 0.5 до энергии от 0,5 до 100 МэВ/нуклон. Зарядовые состояния ионов, получаемые в источниках ионов для ускорения пучков ионов в циклотронных комплексах ЛЯР, лежат в интервале от 1-4-2 для легких ионов до 204-25 для тяжелых ионов, например, ксенона.
Реализован проект ускорения радиоактивных пучков DRIBs (Dubna Radioactive Ion Beams) [4,5] на основе циклотронного комплекса У-400 и У-400М. Развитая сеть действующих каналов транспортировки пучков на экспериментально-физические установки ЛЯР продолжает увеличиваться с созданием новых установок, таких как масс-сепаратор MASHA (Mass Analyzer of Super Heavy Atoms).

(Sutherland), характеризующая силы межмолекулярного притяжения. Величины С для различных газов могут быть взяты, например, из [38].
В условиях молекулярного потока (A# > X) , обычно определяемых величиной числа Кнуд сена (Knudsen) К„:
движение газовых молекул рассматривается как перемещение индивидуальных объектов. Средняя арифметическая скорость Уа их движения может быть выражена как:
где т - масса газовой молекулы.
Для моделирования распределения давления в вакуумных объемах ускорительного комплекса рассмотрены два основных типа вакуумных камер, к сочетанию которых может быть сведена практически любая геометрическая конфигурация вакуумных камер:
- камера с азимутальной симметрией, например, циклотрона,
- протяженная вакуумная камера, например, канала транспортировки пучка ионов, канала масс-сепаратора или линейного ускорителя.
(15)

(16)