Применение сверхпроводящих соленоидов для согласования секций в линейных ускорителях

Abstract

В проектируемых и строящихся мощных ускорителях ионов начальная часть, как правило, состоит из первой секции с пространственно-однородной квадрупольной ВЧ-фокусировкой (ПОКФ, RFQ) и последующих секций с магнитной квадрупольной фокусировкой (МКФ). В данной работе предложен многосекционный ускоритель на основе модернизированной переменно-фазовой фокусировки (МПФФ), в котором для согласования секций применяются короткие сверхпроводящие (СП) соленоиды с напряженностью магнитного поля в несколько тесла. В работе приводятся результаты компьютерного моделирования ускорения дейтронов в таком многосекционном ускорителе, которые показывают целесообразность предложенного подхода. Преимуществом данной концепции является также практический опыт, наработанный в ННЦ ХФТИ по сооружению ионных ускорителей с МПФФ и изготовлению СП-соленоидов.

У потужних прискорювачах іонів, що проектуються й споруджуються, початкова частина, як правило, складається з першої секції із просторово-однорідним квадрупольним ВЧ-фокусуванням (ПОКФ, RFQ) і наступних секцій з магнітним квадрупольним фокусуванням (МКФ). У даній роботі запропонований багатосекційний прискорювач на основі модернізованого змінно-фазового фокусування (МЗФФ), у якому для узгодження секцій застосовуються короткі надпровідні (НП) соленоїди з напруженістю магнітного поля у кілька тесла. У роботі приводяться результати комп'ютерного моделювання прискорення дейтронів у такому багатосекційному прискорювачі, які показують доцільність запропонованого підходу. Перевагою даної концепції є також практичний досвід, напрацьований у ННЦ ХФТІ по спорудженню іонних прискорювачів із МЗФФ і виготовленню НП-соленоїдів.

At present, an initial module of all powerful ion accelerators that are either under construction or on a designing stage, consists of first section with spatially uniform quadruple focusing (RFQ) and several consecutive sections with magnetic quadruple focusing (MQF). This paper deals with a multi-section accelerator based on a modified alternating- phase focusing (MPAF) with section matching provided by short superconducting solenoids (SCS) with magnetic field intensity about several tesla. The practicality of the structure is confirmed by (i) numerical simulation results of deuteron acceleration in the multi-section accelerator and (ii) experience gained at the NSC KIPT in designing and constructing SCSs and ion accelerators based on MPAF.