Система детектирования перехода в нормально-проводящую фазу сверхпроводящих магнитов ускорительного комплекса Нуклотрон

• Автор: Иванов, Евгений Владимирович
• Шифр специальности: 01.04.20
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2014
• Место защиты: Дубна
• Количество страниц: 74 с. : ил.

Содержание
ВВЕДЕНИЕ
Глава 1. Требования к датчикам перехода, структуре и функциям системы детектирования

§1.1. Требования, предъявляемые к системе детектирования

§1.2. Анализ методов детектирования переходов и структуры

систем защиты

§ 1.3. Общие принципы построения системы защиты

Нуклотрона

§1.4. Выводы

Глава 2. Система детектирования переходов для Нуклотрона,

созданная на период пуско-наладочных работ
§2.1. Конструкция датчика перехода
§2.2. Структура системы детектирования
§2.3. Выводы
Г лава 3. Конструкция датчиков перехода, созданных для защиты
СП элементов системы медленного вывода пучка
§3.1. Система медленного вывода Нуклотрона
§3.2. Структура системы детектирования переходов в
устройствах системы медленного вывода §3.3. Новая реализация датчика перехода

§ 3.4. Выводы
Г лава 4. Модернизированная система детектирования переходов 39 § 4.1. Принципы построения новой системы
§ 4.2. Конструкция датчика перехода
§ 4.3. Этапы и результаты ввода в эксплуатацию ^
§ 4.4. Система управления ^
§ 4.5. Выводы
Глава 5. Концептуальный проект системы детектирования переходов 56 Бустера МСА
§ 5.1. Особенности режимов работы СП установок
комплекса МСА § 5.2. Концепция построения системы детектирования
§ 5.3. Конструкция универсального датчика перехода
§ 5.3. Схема проверки цепей связи и датчика
§ 5.3. Подавление помех
§ 5.4.Выводы
ЗАКЛЮЧЕНИЕ БЛАГОДАРНОСТИ СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

Введение
Актуальность работы
В середине 80-х годов в ОИЯИ была разработана оригинальная конструкция структурных магнитов синхротрона, геометрия поля в которых формируется магнитным сердечником, а возбуждается поле сверхпроводящей (СП) обмоткой. Благодаря существенно меньшими, по сравнению с другими типами СП магнитов, индуктивностью и запасенной энергией, такие магниты могут эксплуатироваться при темпе роста поля до 4Тл/с [1,2]. Первый быстроциклирующий СП синхротрон с магнитами такой конструкции - Нуклотрон - был сооружен в ОИЯИ и введен в эксплуатацию в 1993 г. [3]. Обеспечение надежной эксплуатации магнитной системы в ходе пуско-наладочных работ на Нуклотроне подразумевало создание системы детектирования перехода обмоток магнитов в нормально-проводящую фазу.
В 2000 г. был реализован медленный вывод пучка ионов, ускоренных в Нуклотроне. Это потребовало установки в кольце нескольких дополнительных СП магнитов и создания системы их защиты.
В 2007 г. была начата модернизация ускорительного комплекса Нуклотрон с целью подготовки его к работе в составе инжекционной цепочки тяжелоионного коллайдера ускорительного комплекса NICA (Nuclotron-based Ion Collider Facility), сооружаемого в ОИЯИ [4]. Одной из задач модернизации являлось обновление системы защиты СП магнитов на основе современных технических решений.
В настоящее время ведутся работы по созданию двух СП быстроциклирующих синхротронов - бустерного синхротрона (Бустера) комплекса NICA и синхротрона SIS-100 (проект FAIR - Facility for Antiproton and Ion Research, Дармштадт, Германия [5]). Разработка концепции построения систем детектирования перехода в нормально

септум (ESS), работающий при напряжении до 200 кВ, он расположен в первой половине секции. Септум, электрическое поле которого отклоняет часть циркулирующего пучка с орбиты, сделан из вольфрамо-рениевых проволочек толщиной 0,1 мм. Пучок в зазоре отклоняется наружу от орбиты в горизонтальной плоскости на угол 2 мрад для уменьшения потерь на железном септуме магнита Ламбертсона (LM), расположенном во второй половине прямолинейной секции.
Рис. 3.1. Расположение устройств медленного вывода и положение пучка в них [24].
Магнит Ламбертсона, состоящий из двух 1,5 м секций, отклоняет выводимый пучок в вертикальной плоскости на угол 96 мрад и направляет его по каналу транспортировки в экспериментальные павильоны, расположенные на уровне медианной плоскости Синхрофазотрона. Сверхпроводящие обмотки обеих секций магнита Ламбертсона соединены последовательно с обмотками обьгчных диполей. Это позволяет обеспечивать постоянный угол отклонения при выводе независимо от энергии пучка.
На основе результатов моделирования процесса медленного вывода было определено оптимальное радиальное положение электростатического септума и магнитов Ламбертсона, которое соответствовало смещению ножа на 19 мм внутрь рабочей апертуры (полная аппертура в этом месте равна ±55мм). Поэтому для обеспечения оптимальных условий при инжекции и ускорении частиц в области 5-й прямолинейной секции необходимо иметь горизонтальное смещение орбиты пучка в начале цикла