Reconstruction of light and polarized ion beam injection system of JINR Nuclotron-NICA accelerator complex

Abstract

The NICA ion collider project at JINR is under development at present. As a part of the project the Nuclotron injector upgrade has been started. The work is provided in cooperation of JINR, MEPhI and ITEP. Up to now the Nuclotron injection system consist of a number of proton and ion sources, the 650 keV pulsed preinjector and DTL linac LU-20 (Alvarez type). Such system provides injection into Nuclotron of 20 MeV proton and 5 MeV/u (Z/A >0.3) ion beams. The ion beam acceleration is realized at the 2nd harmonic of bunch travelling mode. The 650 kV high-voltage platform will be replaced by new RFQ structure. The R&D of this system is discussed in the report. Results of beam dynamics simulation in RFQ and MEBT between RFQ and LU-20, electrodynamics simula-tion, construction of RFQ resonator, RF feeding system construction will be presented. The RF power system is assembled and tested at equivalent load and RFQ resonator manufacturing is started.

В даний час в ОІЯД розробляється і реалізується проект коллайдера важких іонів NICA, а також проводиться необхідна реконструкція «Нуклотрона». Зокрема, співробітниками ОІЯД, МІФІ та ІТЕФ проводиться реконструкція системи інжекції іонного пучка. В даний час система інжекції включає в себе кілька джерел протонів і іонів, імпульсний електростатичний інжектор на 650 кВ і прискорювач Альвареца ЛУ-20. Ця система дозволяє інжектувати в «Нуклотрон» пучки протонів з енергією 20 МеВ і важких іонів з енергією 5 МеВ/нукл. При цьому прискорення іонів у ЛУ-20 виробляється на другий кратності. У результаті реконструкції високовольтний інжектор повинен бути замінений прискорювачем-группірователем з просторово-однорідним квадрупольним фокусуванням (ПОКФ). Розглянуто хід робіт зі створення цього нового прискорювача. Представлено результати моделювання динаміки пучка в резонаторі з ПОКФ і каналі узгодження з ЛУ-20, результати моделювання електродинамічних характеристик прискорюючого резонатора і його конструювання, результати розробки системи високочастотного живлення. В даний час система харчування зібрана і налаштована на еквівалентне навантаження , а резонатор з ПОКФ переданий у виробництво.

В настоящее время в ОИЯИ разрабатывается и реализуется проект коллайдера тяжелых ионов NICA, а также проводится необходимая реконструкция «Нуклотрона». В частности, сотрудниками ОИЯИ, МИФИ и ИТЭФ проводится реконструкция системы инжекции ионного пучка. В настоящее время система инжекции включает в себя несколько источников протонов и ионов, импульсный электростатический инжектор на 650 кВ и ускоритель Альвареца ЛУ-20. Эта система позволяет инжектировать в «Нуклотрон» пучки протонов с энергией 20 МэВ и тяжелых ионов с энергией 5 МэВ/нукл. При этом ускорение ионов в ЛУ-20 производится на второй кратности. В результате реконструкции высоковольтный инжектор должен быть заменен ускорителем-группирователем с пространственно-однородной квадрупольной фокусировкой (ПОКФ). Рассмотрен ход работ по созданию этого нового ускорителя. Представлены результаты моделирования динамики пучка в резонаторе с ПОКФ и канале согласования с ЛУ-20, результаты моделирования электродинамических характеристик ускоряющего резонатора и его конструирования, результаты разработки системы высокочастотного питания. В настоящее время система питания собрана и настроена на эквивалентную нагрузку, а резонатор с ПОКФ передан в производство.