External injection into the JINR phasotron. Computer simulation of the beam dynamics taking into account the space charge

Abstract

A project of increasing the beam intensity of the 660 MeV JINR proton Phasotron up to 50 µA by an external injection of the H− beam with energy of 5 MeV is now under design. Computer simulation of the beam dynamics in Phasotron taking into account the beam space charge effects (SCE) is reported. As follows from the simulation, the capture efficiency decreases from ∼70 to ~48% under influence of the SCE. At the same time maximal particle axial amplitude increases from 0.7 cm to 1.3 cm.

Розроблена 3-х-вимірна програма для розрахунку динаміки пучка у фазотроні з урахуванням 3-х-вимірного розподіли просторового заряду. У результаті чисельного моделювання за допомогою цієї програми у фазотроні протягом 2000 перших обертів установлено, що через аксіальні втрати під дією просторового заряду коефіцієнт захоплення зменшується на 17%. При цьому амплітуда аксіальних коливань часток, захоплених у прискорення, подвоюється.

Разработана 3-х-мерная программа для расчёта динамики пучка в фазотроне с учётом 3-х-мерного распределения пространственного заряда. В результате численного моделирования с помощью этой программы в фазотроне в течение 2000 первых оборотов установлено, что из-за аксиальных потерь под действием пространственного заряда коэффициент захвата уменьшается на 17%. При этом амплитуда аксиальных колебаний частиц, захваченных в ускорение, удваивается.