Ускорение пучков тяжелых ионов с массовым числом более 100 в сверхпроводящем синхротроне Нуклотрон

• Автор: Бутенко, Андрей Валерьевич
• Шифр специальности: 01.04.20
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2012
• Место защиты: Дубна
• Количество страниц: 101 с. : ил.

Содержание
ВВЕДЕНИЕ
Глава 1. Модернизация высоковакуумной системы Нуклотрона
§1.1. Вакуумная система Нуклотрона
§1.2. Уровень вакуума в камере Нуклотрона до
модернизации
§1.3. Модернизация высоковакуумной системы Нуклотрона
и ее результаты
Глава 2. Ускорение тяжелых ионов на Нуклотроне
§2.1. Оптимизация режима работы источника «Крион-2»
§2.2. Доработка систем канала транспортировки из Лу-20 в
Нуклотрон.
§2.3. Подготовка Лу-20 к ускорению ионов с ц/А = 1/3
§2.4. Подготовка систем диагностики пучка
§2.5. Настройка режима ускорения ионов ксенона на
Нуклотроне.
Глава 3. Проект Бустера Нуклотрона
§3.1. Обзор разработанных вариантов структуры
§3.2. Бустер проекта МСА
§3.3. Магнитная система
§3.4. Конструкция структурных магнитов и линз
§3.5. Система коррекции погрешностей магнитного поля
§3.6. Системы инжекции и вывода пучка
§3.7. Вакуумная система
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

Введение
В 1970 году в результате частичной реконструкции инжектора и высокочастотной системы на синхрофазотроне ЛВЭ ОИЯИ впервые в мире были ускорены до релятивистских энергий ядра изотопа водорода, дейтроны [1]. Целью первого эксперимента являлось решение конкретной задачи по изучению свойств ядерной материи на малых расстояниях. Однако открывшиеся возможности оказались настолько уникальными, что уже в 1971 году А.М. Балдиным была предложена широкая программа экспериментальных исследований в области релятивистской ядерной физики. В целях ее адекватного обеспечения в период с 1977 по 1993 год в Лаборатории Высоких Энергий ОИЯИ был разработан и запущен сверхпроводящий ускоритель релятивистских ядер - Нуклотрон [2].
На начальном этапе эксплуатации ускорителя эксперименты проводились на внутренней мишени, а с 1999 г. был реализован медленный вывод пучка для экспериментов на фиксированных мишенях [3]. За первые 14 лет эксплуатации Нуклотрона для экспериментальных исследований ускорялись пучки от протонов до ионов железа, была продемонстрирована возможность ускорения пучков поляризованных дейтронов [4]. С 2003 года, после вывода из эксплуатации Синхрофазотрона, Нуклотрон является единственной базовой установкой ОИЯИ, работающей в области релятивистских энергий ускоряемых ионов [5].
В 2006 году в ОИЯИ стартовал проект нового ускорительно -накопительного комплекса МСЛ на базе синхротрона Нуклотрон [6]. Основной целью этого проекта является проведение в ближайшие годы экспериментов по изучению сильного взаимодействия в горячей и плотной кварк - глюонной материи и поиск возможного образования “смешанной фазы” такой материи. Эксперименты будут реализованы в режиме

столкновения встречных пучков. На втором этапе реализации проекта планируется осуществление столкновений встречных пучков легких ионов, пучков поляризованных протонов и дейтронов. Последнее позволит поставить эксперименты по исследованию физики спина частиц, продолжающие исследовательскую программу ОИЯИ в этой области на качественно новом уровне. Кроме того, планируется продолжение экспериментов на выведенном пучке Нуклотрона и на внутренней мишени. Реализация проекта NICA/MPD призвана вывести ОИЯИ на лидирующие позиции в мире в этих областях исследований.
Ключевой частью первой стадии реализации проекта NICA/MPD являлась модернизация синхротрона Нуклотрон (проект «Нуклотрон-М»), имеющая целью продемонстрировать возможность его длительной и надежной работы при параметрах, близких к требованиям проекта NICA [7]. Кроме того, повышение интенсивности и энергии пучков тяжелых ионов, ускоряемых в Нуклотроне, необходимо как для выполнения текущей экспериментальной программы, так и для реализации новых перспективных экспериментов на фиксированных мишенях по исследованию сильновзаимодействующей материи, в том числе эксперимента BM&N (Baryonic Matter at Nuclotron), который развивается совместно с исследовательским центром GSI (Дармштадт, Германия).
Необходимость проведения коренной модернизации ускорительного комплекса ЛФВЭ объяснялась двумя основными причинами. Во-первых, из-за экономических условий начала 90-х годов, когда создавались основные системы Нуклотрона, проект комплекса был реализован не в полном объеме. Так, осталась незавершенной программа по модернизации ускорителя ЛУ-20, не был сооружен бустерный синхротрон, высокочастотная система Нуклотрона была реализована на уровне действующего макета, практически полностью отсутствовала система обеспечения и контроля вакуумных условий

времени жизни ускоренного пучка ионов ксенона, и времени жизни пучка дейтерия на поле инжекции.
1315 пьес 1084Меи/пис Главное
Iмагнитное поле
3:45:56
3/18/2010
'Радиальное положение пучка
Интенсивность
І 455 185 225 265?"
1315 пьес
пп "35 ИВ

"25 И РАВАМЕТ ЕЯБ погп. оГГ
‘15 А Т=7000
(пкьес)
5 В ТД)= 55
-5 I (пьес) г_пис
-15 н А_пис
-25 1- Р= 6

Т пьес
3:51:30
3/18/2010
РАЯАМЕТЕЯЗ погп. off Т=7000 (пкьес)
Т_0= 55 <пьес) ГУ
г_пис=2 А_пис

Рис. 1.20. Показания ионизационного датчика на «теплом участке» кольца Нуклотрона при ускорении пучка ионов п+Хе42* а) с включенными вакуумными насосами и б) через 5 минут после выключения средств откачки
пучковой камеры.