Моделирование динамики пучка вускорителе RFQ для проекта DARIA

Геннадий Николаевич Кропачев; Тимур Вячеславович Кулевой; Алексей Леонидович Ситников; Екатерина Рамисовна Хабибуллина; Станислав Владиленович Виноградов

doi:10.21638/11701/spbu10.2022.411

Авторы

Геннадий Николаевич Кропачев Научно-исследовательский центр "Курчатовский институт", Российская Федерация, 117218, Москва, пл. Курчатова, 1; Объединенный институт ядерных исследований, Российская Федерация, 141980, Московская обл., Дубна, ул. Жолио-Кюри, 6
Тимур Вячеславович Кулевой Научно-исследовательский центр "Курчатовский институт", Российская Федерация, 117218, Москва, пл. Курчатова, 1
Алексей Леонидович Ситников Научно-исследовательский центр "Курчатовский институт", Российская Федерация, 117218, Москва, пл. Курчатова, 1 https://orcid.org/0000-0002-5315-2361
Екатерина Рамисовна Хабибуллина Научно-исследовательский центр "Курчатовский институт", Российская Федерация, 117218, Москва, пл. Курчатова, 1 https://orcid.org/0009-0006-9225-8982
Станислав Владиленович Виноградов Московский физико-технический институт, Российская Федерация, 141701, Московская обл., Долгопрудный, Институтский пер., 9 https://orcid.org/0000-0002-7623-6656

DOI:

https://doi.org/10.21638/11701/spbu10.2022.411

Аннотация

Проект DARIA (источник нейтронов, предназначенный для прикладных исследований и промышленного применения) направлен на разработку компактных генераторов нейтронов для университетов, научных центров и промышленности. В рамках проекта DARIA в Научно-исследовательском центре "Курчатовский институт" разрабатывается импульсный протонный ускоритель с пространственно-однородной квадрупольной фокусировкой (RFQ) с энергией 3 МэВ, рабочей частотой 162.5 МГц и током 100 мА. В статье описаны основные аспекты проектирования динамики пучка в RFQ, а именно: выбор параметров RFQ, оптимизация транспорта и трансмиссии пучка. Приведены результаты моделирования динамики пучка в RFQ.

Ключевые слова:

динамика пучка, RFQ, транспорт, трансмиссия

Скачивания

Данные скачивания пока недоступны.

Библиографические ссылки

Литература

Grigoriev S., Iashina E., Pavlov K. Spin-echo small angle neutron scattering for a compact neutron source DARIA // Journal of Synch. Investigation. 2019. Vol. 13. P. 1132-1134. https://doi.org/10.1134/S1027451019060314

Skalyga V., Izotov I., Razin S. High current proton beams production at simple mirror ion source 37 // Review of Scientific Instruments. 2014. Vol. 85 (2). P. 02A702-1–02A702-3. https://doi.org/10.1063/1.4825074

Барабин С. В., Кропачев Г. Н., Лукашин A. Ю., Кулевой Т. В., Выбин С. С., Голубев С. В., Изотов И. В., Киселева У. М., Скалыга В. А., Григорьев С. В., Коваленко Н. А. Измерения эмиттанса газодинамического электронно-циклотронного резонансного источника ионов // Письма в Журн. техн. физики. 2021. Т. 47 (10). С. 7-10. https://doi.org/10.21883/PJTF.2021.10.50964.18628

Kapchinsky I. M. About approximations of Kilpatrick criterion // PTE. 1986. N 1. P. 33-35.

Капчинский И. М. Динамика частиц в линейных резонансных ускорителях. М.: Атомиздат, 1966. 247 c.

Wadlinger E. A. Scaling laws for RFQ design procedures // IEEE Transactions on Nuclear Science. 1985. Vol. 32 (5). P. 2596-2598. https://doi.org/10.1109/TNS.1985.4333992

Kropachev G., Kulevoy T., Sitnikov A. Proton linac for compact neutron source DARIA // Journal of Surface Investigation: X-ray, Synchrotron and Neutron Techniques. 2019. Vol. 13 (6). P. 1126-1131. https://doi.org/10.1134/S1027451019060399

Kulevoy T., Fatkullin R., Kozlov A., Kropachev G., Selesnev D., Semennikov A., Sitnikov A. Compact multipurpose facility - BELA // Proceedings of 29th Linear Accelerator Conference. 2018. P. 349-351. https://doi.org/10.18429/JACoW-LINAC2018-TUPO012

Balabanov M. Yu., Mizintseva M. A., Ovsyannikov D. A. Beam dynamics optimization in a linear accelerator // Вестник Санкт-Петербургского университета. Прикладная математика. Информатика. Процeссы управления. 2018. Т. 14. Вып. 1. С. 4-13. https://doi.org/10.21638/11701/spbu10.2018.101

Антропов И. В., Овсянников А. Д. Моделирование и оптимизация динамики частиц в ускорителе с пространственно-однородной квадрупольной фокусировкой // Вестник Санкт-Петербургского университета. Сер. 10. Прикладная математика. Информатика. Процессы управления. 2009. Вып. 4. С. 3-24.

Балабин А. И., Липкин И. М., Угаров С. Б. О выборе формы электродов в линейном ускорителе с пространственно-однородной квадрупольной фокусировкой // ВАНТ. Сер. Техника физического эксперимента. 1988. Т. 1 (36). С. 20-22.

Капчинский И. M. Теория линейных резонансных ускорителей. М.: Энергоиздат, 1982. 241 c.

Uriot D. Status of TraceWin Code // Proceeding of IPAC. 2015. P. 92-94. https://doi.org/10.18429/JACoW-IPAC2015-MOPWA008

Bondarev B. I., Durkin A. P., Murin B. P., Nikolaishvili G. T., Shlygin O. Yu. LIDOS - unconventional helper for linac beam designing // AIP Conference Proceedings. 1993. Vol. 297. P. 377-384. https://doi.org/10.1063/1.45334

DACM Software. URL: http://irfu.cea.fr/Sacm/logiciels/ (дата обращения: 14.07.2022).

References

Grigoriev S., Iashina E., Pavlov K. Spin-echo small angle neutron scattering for a compact neutron source DARIA. Journal of Synch. Investigation, 2019, vol. 13, pp. 1132-1134. https://doi.org/10.1134/S1027451019060314

Skalyga V., Izotov I., Razin S. High current proton beams production at simple mirror ion source 37. Review of Scientific Instrumentsl, 2014, vol. 85 (2), pp. 02A702-1Ц02A702-3. https://doi.org/10.1063/1.4825074

Barabin S. V., Kropachev G. N., Lukashin A. Yu., Kulevoy T. V., Vybin S. S., Golubev S. V., Izotov I. V., Kiseleva E. M., Skalyga V. A., Grigoriev S. V., Kovalenko N. A. Izmereniya emittansa gazodinamicheskogo elektronno-tsiklotronnogo rezonansnogo istochnika ionov [Measurements of the emittance of a gas-dynamic electron-cyclotron resonant ion source]. Letters to the Journal of Technical Physics, 2021, vol. 47 (10), pp. 7-10. https://doi.org/10.21883/PJTF.2021.10.50964.18628 (In Russian)

Kapchinsky I. M. About approximations of Kilpatrick criterion. PTE, 1986, no. 1, pp. 33-35.

Kapchinsky I. M. Dinamika chastits v lineynykh rezonansnykh uskoritelyakh [Particle dynamics in linear resonant accelerators]. Moscow, Atomizdat Publ., 1966, 247 p. (In Russian)

Wadlinger E. A. Scaling laws for RFQ design procedures. IEEE Transactions on Nuclear Science, 1985, vol. 32 (5), pp. 2596-2598. https://doi.org/10.1109/TNS.1985.4333992

Kropachev G., Kulevoy T., Sitnikov A. Proton linac for compact neutron source Daria. Journal of Surface Investigation: X-ray, Synchrotron and Neutron Techniques, 2019, vol. 13 (6), pp. 1126-1131. https://doi.org/10.1134/S1027451019060399

Kulevoy T., Fatkullin R., Kozlov A., Kropachev G., Selesnev D., Semennikov A., Sitnikov A. Compact multipurpose facility - BELA. Proceedings of 29th Linear Accelerator Conference, 2018, pp. 349-351. https://doi.org/10.18429/JACoW-LINAC2018-TUPO012

Balabanov M. Yu., Mizintseva M. A., Ovsyannikov D. A. Beam dynamics optimization in a linear accelerator. Vestnik of Saint Petersburg University. Applied Mathematics. Computer Science. Control Processes, 2018, vol. 14, iss. 1, pp. 4-13. https://doi.org/10.21638/11701/spbu10.2018.101

Antropov I. V., Ovsyannikov A. D. Modelirovaniye i optimizatsiya dinamiki chastits v uskoritele s prostranstvenno-odnorodnoy kvadrupol'noy fokusirovkoy [Simulation and optimization of particle dynamics in accelerator with spatially uniform quadrupole focusing]. Vestnik of Saint Petersburg University. Series 10. Applied Mathematics. Computer Science. Control Processes, 2009, iss. 4, pp. 3-24. (In Russian)

Balabin ј. I., Lipkin I. M., Ugarov S. B. O vybore formy elektrodov v lineynom uskoritele s prostranstvenno-odnorodnoy kvadrupol'noy fokusirovkoy [On choosing the electrodes from in linear accelerator with spatially uniform quadrupole focusing]. VANT. Series Technique of physical experiment, 1988, vol. 1 (36), pp. 20-22. (In Russian)

Kapchinsky I. M. Teoriya lineynykh rezonansnykh uskoriteley [Theory of linear resonance accelerators]. Moscow, Energoizdat Publ., 1982, 241 p. (In Russian)

Uriot D. Status of TraceWin Code. Proceeding of IPAC, 2015, pp. 92-94. https://doi.org/10.18429/JACoW-IPAC2015-MOPWA008

Bondarev B. I., Durkin A. P., Murin B. P., Nikolaishvili G. T., Shlygin O. Yu. LIDOS - unconventional helper for linac beam designing. AIP Conference Proceedings, 1993, vol. 297, pp. 377-384. https://doi.org/10.1063/1.45334

DACM Software. Available at: http://irfu.cea.fr/Sacm/logiciels/ (accessed: June 14, 2022).