1 / 50

Общемосковский семинар по релятивистской ядерной физике Институт Ядерных Исследований РАН

Общемосковский семинар по релятивистской ядерной физике Институт Ядерных Исследований РАН 27 марта 2008 года Концептуальный Проект Ускорительного Комплекса NICA ОИЯИ N uclotron-based I on C ollider f A cility. И.Н.Мешков (от имени Группы NICA ОИЯИ).

rahim-pennington
Télécharger la présentation

Общемосковский семинар по релятивистской ядерной физике Институт Ядерных Исследований РАН

An Image/Link below is provided (as is) to download presentation Download Policy: Content on the Website is provided to you AS IS for your information and personal use and may not be sold / licensed / shared on other websites without getting consent from its author. Content is provided to you AS IS for your information and personal use only. Download presentation by click this link. While downloading, if for some reason you are not able to download a presentation, the publisher may have deleted the file from their server. During download, if you can't get a presentation, the file might be deleted by the publisher.

E N D

Presentation Transcript

  1. Общемосковский семинар по релятивистской ядерной физике Институт Ядерных Исследований РАН 27 марта 2008 года Концептуальный Проект Ускорительного Комплекса NICA ОИЯИ Nuclotron-based IonColliderfAcility И.Н.Мешков (от имени Группы NICA ОИЯИ)

  2. Общемосковский семинар по релятивистской ядерной физике И.Н.Мешков Проект NICA ИЯИ РАН,27.03.08

  3. Project leaders: A. Sissakian, A. Sorin Acceleratorgroup leaders: I. Meshkov, A. Kovalenko JINR N.Agapov, V.Alexandrov, A.Alfeev, O.Brovko, A.Butenko, B.Vasilishin, V.Volkov, E.D.Donets, E.E.Donets, A.Eliseev, I.Issinsky, G.Khodzhibagiyan, V.Karpinsky, V.Kobets, O.Kozlov, A.Kuznetsov, V.Mikhaylov, V.Monchinsky, A.Sidorin, G.Sidorov, V.Shevtsov, A.A.Smirnov, A.V.Smirnov, V.Toneev, G.Trubnikov, V.Zhabitsky. IHEP O. Belyaev, Yu. Budanov, I. Zvonarev, A. Maltsev INR V. Matveev, L. Kravchuck Editors: I. Meshkov A. Sidorin Общемосковский семинар по релятивистской ядерной физике И.Н.Мешков Проект NICA ИЯИ РАН,27.03.08

  4. Общемосковский семинар по релятивистской ядерной физике И.Н.Мешков Проект NICA ИЯИ РАН,27.03.08 Содержание доклада: 1. Коллайдер тяжёлых ионов – выходные параметры 2. Схема и режим работы комплекса 3. Светимость 4. Инжектор 5. Бустер-синхротрон 6. Нуклотрон 7. Коллайдер 8. Оценки стоимости 9. Коллаборация NICA Заключение

  5. Общемосковский семинар по релятивистской ядерной физике И.Н.Мешков Проект NICA ИЯИ РАН,27.03.08 1.Коллайдер тяжёлых ионов: выходные параметры Ион-ионные встречные пучки Два места встречи Частицы р ÷238U92+, p, d Макс. магн. жёсткость, Тм 45 Макс. энергия, МэВ/н р: 12.6 238U92+: 4.36 Проектные "контрольные" параметры: Частицы238U92+ Энергия, ГэВ/н 1.0 3.5 Светимость, см-2с-1 6.610251.11027

  6. 2. Схема и режим работы комплекса Booster Krion & Linac Nuclotron Collider C = 251.2 m MPD Spin Physics Detector (SPD) Общемосковский семинар по релятивистской ядерной физике И.Н.Мешков Проект NICA ИЯИ РАН,27.03.08 Existing beam lines (solid target exp-s) здание 205

  7. Общемосковский семинар по релятивистской ядерной физике И.Н.Мешков Проект NICA ИЯИ РАН,27.03.08 2. Схема и режим работы комплекса (продолжение) Injector: 2×109 ions/pulse of 238U32+ at energy 6 MeV/u Booster (30 Tm) 2(3?) single-turn injections, storage of 3.2×109, acceleration up to 50 MeV/u, electron cooling, acceleration up to 400 MeV/u Collider (45 Tm) Storage of 15 bunches  1109 ions per ring at 3.5 GeV/u, electron and/or stochastic cooling Stripping (40%) 238U32+  238U92+ Nuclotron (45 Tm) injection of one bunch of 1.1×109 ions, acceleration up to 3.5 GeV/u max. Two superconducting collider rings IP-2 IP-1 2х15injection cycles

  8. 2. Схема и режим работы комплекса (продолжение) Time Table of The Storage Process KRION RFQ RFQ DTL Booster Nuclotron Collider 3.5 GeV/u 400 MeV/u 100(50?) MeV/u 6 MeV/u 470 keV/u 25 keV/u Eion/A 2s 0.4s 2s 3s 4.5s 135 s Общемосковский семинар по релятивистской ядерной физике И.Н.Мешков Проект NICA ИЯИ РАН,27.03.08 2 x 1.51010 ions of 238U92+ 2 cycles of injection, electron cooling (?) electron cooling 30 injection cycles of 1109 ions 238U92+ per cycle stripping to 238U92+ 238U32+

  9. 3. Светимостьи как за неё бороться 3)  = min 3.1.  = min  Nbunch? lbunch? nbunch? 3.2.  = (t)  L = L(t) Общемосковский семинар по релятивистской ядерной физике И.Н.Мешков Проект NICA ИЯИ РАН,27.03.08 1) Интенсивность пучков:nbunch & Nbuch 2)*  "hour-glass effect"  minimum lbunch & 

  10. 3. Светимостьи как за неё бороться(продолжение) Общемосковский семинар по релятивистской ядерной физике И.Н.Мешков Проект NICA ИЯИ РАН,27.03.08 1) Интенсивность пучков:nbunch & Nbuch nbunch limitation: • "electron cloud" effect, • multibunch beam instability, • technical parameters of the injection system. Nbunch limitation: • Laslett tune shift, • Beam-beam effect, • Coherent instabilities

  11. 3. Светимостьи как за неё бороться(продолжение) 2)*  "hour-glass effect"  minimum lbunch &     L() = Lmaxf(),  = lbunch/* minimum lbunch e-cooling + "bunch compression" ("rotation") KRION minimum  e-cooling in booster Общемосковский семинар по релятивистской ядерной физике И.Н.Мешков Проект NICA ИЯИ РАН,27.03.08

  12. 3. Светимостьи как за неё бороться(продолжение) Nbunch lbunch L  nbunch Общемосковский семинар по релятивистской ядерной физике И.Н.Мешков Проект NICA ИЯИ РАН,27.03.08 3)  = min 3.1.  = min  Nbunch? lbunch? nbunch?

  13. 3. Светимостьи как за неё бороться(продолжение) Общемосковский семинар по релятивистской ядерной физике И.Н.Мешков Проект NICA ИЯИ РАН,27.03.08 3)  = min 3.2. = (t) Intrabeam scattering (IBS) Emittances x,y(t) dp(t)/p L(t) IBS ~ 50 s  storage  a cooling is required!

  14. 3. Светимостьи как за неё бороться(продолжение) Общемосковский семинар по релятивистской ядерной физике И.Н.Мешков Проект NICA ИЯИ РАН,27.03.08 Colliding beams parameters Чтобы обеспечить "контрольные" параметры, нужно:

  15. 4. Инжектор: ИсточникКрИон + линак KRION d Linac Общемосковский семинар по релятивистской ядерной физике И.Н.Мешков Проект NICA ИЯИ РАН,27.03.08

  16. 4. Инжектор (продолжение) 4.1.Крион – криогенный ионный источник на основе электронной струны Е.Д.Донец, Е.Д.Донец, и др. Общемосковский семинар по релятивистской ядерной физике И.Н.Мешков Проект NICA ИЯИ РАН,27.03.08

  17. 4. Инжектор (продолжение) 4.1. Крион (продолжение) Total number of electrons/ions in the electron strings (nC) vs applied magnetic field [T] Nion B3 f(B) = CB3 (Nion)exp (Ne)exp Общемосковский семинар по релятивистской ядерной физике И.Н.Мешков Проект NICA ИЯИ РАН,27.03.08 Источник B [T] Ions Nion/pulse Крион-2 3.0 Au30+ 5108 exp Крион-6Т 6.0 Au32+ 2109 scaled B2 Normalized emittance  0.2 mmmrad (BNL)

  18. 4. Инжектор (продолжение) 4.1.Крион (продолжение) Крион-2 с полем 3 Т Общемосковский семинар по релятивистской ядерной физике И.Н.Мешков Проект NICA ИЯИ РАН,27.03.08

  19. 4. Инжектор (продолжение) 4.2. Линейный ускоритель: RFQ + RFQ DTL (O.Belyaev, Yu.Budanov, I.Zvonarev, A.Maltsev, IHEP) 1st section - Radio Frequency Quadrupole (RFQ) Electrodes of RFQ 2H cavities of "Ural" RFQ Main parameters Injection energy 200 keV/ion Acceptance Extraction energy 473 keV/u Normalized 0.5 mmmrad Unnormalized 70 mmmrad Общемосковский семинар по релятивистской ядерной физике И.Н.Мешков Проект NICA ИЯИ РАН,27.03.08

  20. 4. Инжектор (продолжение) 4.2. Линейный ускоритель (продолжение) Drift Tube Linac of RFQ type (RFQ DTL) (IHEP) Sector H-cavity Electrodes of RFQ DTL Cavity of "Ural" RFQ DTL Main parameters (A/Z = 8) Section number 4 Normalized acceptance 0.5 mmmrad Overall length 13.6 m Acceleration rate 0.34 MeV/m Extraction energy 6.2 MeV/u Общемосковский семинар по релятивистской ядерной физике И.Н.Мешков Проект NICA ИЯИ РАН,27.03.08

  21. KRION + Linac Booster Nuclotron e-cooler Synchrophasotron Общемосковский семинар по релятивистской ядерной физике И.Н.Мешков Проект NICA ИЯИ РАН,27.03.08 5. Бустер-синхротрон Booster layout

  22. 5. Бустер-синхротрон (продолжение) Общемосковский семинар по релятивистской ядерной физике И.Н.Мешков Проект NICA ИЯИ РАН,27.03.08 Выбор типа магнитной системы: "Тёплая" или сверхпроводящая?Сравнение параметров (V.Mikhailov) Electric parameters Red – hard for realization, green – easily to realise, blue - conventional

  23. 5. Бустер-синхротрон (продолжение) Выбор типа магнитной системы (продолжение) Red – hard for realization, green – easily to realise, blue - conventional Общемосковский семинар по релятивистской ядерной физике И.Н.Мешков Проект NICA ИЯИ РАН,27.03.08

  24. 5. Бустер-синхротрон (продолжение) Выбор типа магнитной системы(продолжение) Warm magnets Warm and SC magnets inside the Synchrophasotron yoke A.Butenko SC magnets A.Butenko Общемосковский семинар по релятивистской ядерной физике И.Н.Мешков Проект NICA ИЯИ РАН,27.03.08

  25. 5. Бустер-синхротрон (продолжение) SC magnetic system ("quasy-SIS100", A.Kovalenko, G.Khodzhibagiyan, et al.) Общемосковский семинар по релятивистской ядерной физике И.Н.Мешков Проект NICA ИЯИ РАН,27.03.08

  26. Booster cycle diagram 5. Бустер-синхротрон (продолжение) B = 1.8 T Fast extraction, 3.210E9 ions E-cooling? 4.0 s Общемосковский семинар по релятивистской ядерной физике И.Н.Мешков Проект NICA ИЯИ РАН,27.03.08

  27. Electron cooler (I.Meshkov, A.Sidorin, A.Smirnov) 5. Бустер-синхротрон (продолжение) Electron cooler EC-35 (Budker INP for IMP, Lanzhou) SC solenoid in cooling section ? Общемосковский семинар по релятивистской ядерной физике И.Н.Мешков Проект NICA ИЯИ РАН,27.03.08

  28. Problems to be solved 5. Бустер-синхротрон (продолжение) Общемосковский семинар по релятивистской ядерной физике И.Н.Мешков Проект NICA ИЯИ РАН,27.03.08

  29. SC Proton Synchrotron 6. Нуклотрон Общемосковский семинар по релятивистской ядерной физике И.Н.Мешков Проект NICA ИЯИ РАН,27.03.08

  30. 6. Нуклотрон (продолжение) Общемосковский семинар по релятивистской ядерной физике И.Н.Мешков Проект NICA ИЯИ РАН,27.03.08 Развитие Нуклотрона (Нуклотрон-М) Цель – достичь к2010г. параметров, необходимых для реализации проекта NICA: ускорение тяжелых ионов A~200, с интенсивностью пучков ~ 109 A/цикл, частотой повторения 0.2-0.4 Гцпри энергии ~ 3.5 ГэВ/ндля U92+ • разработка новой инжекционной системы • модернизация RF системы, систем диагностики и управления пучками • усовершенствование вакуумной системы • усовершенствование систем электро- и крио-питания • развитие минимально необходимой инфраструктуры

  31. 6. Нуклотрон (продолжение) Общемосковский семинар по релятивистской ядерной физике И.Н.Мешков Проект NICA ИЯИ РАН,27.03.08 Развитие Нуклотрона (Нуклотрон-М)

  32. 6. Нуклотрон (продолжение) Общемосковский семинар по релятивистской ядерной физике И.Н.Мешков Проект NICA ИЯИ РАН,27.03.08 «Кувырок» - одна из ключевых задач! RF phase and (later) amplitude jumps – bunch “overturn” in phase space(A.Eliseev) E Bunch length (phase length)

  33. 6. Нуклотрон (продолжение) Ускорительное отделение ЛВЭ 13.07.2007 Г.В.Трубников Общемосковский семинар по релятивистской ядерной физике И.Н.Мешков Проект NICA ИЯИ РАН,27.03.08

  34. Новый источник КРИОН-6Т Модернизация системы питания Модернизация криогеники Модернизация ВЧ системы Модернизация вакуумной системы Наладочные и тестовые работы. Регулярные сеансы. Каждый сеанс – очередной этап 6. Нуклотрон (продолжение) Общемосковский семинар по релятивистской ядерной физике И.Н.Мешков Проект NICA ИЯИ РАН,27.03.08 Каналы вывода Радиационная защита Системы управления и диагностика Проектирование и работы по новым: линаку, бустеру, ВЧ-станциям, поляризованному источнику. ВСЕГО (2007-2010): материалыи оборудование: 2387 k$ оплата работ + договора: 3165 k$ Ремонтно-строительные работы

  35. 7. Коллайдер Общемосковский семинар по релятивистской ядерной физике И.Н.Мешков Проект NICA ИЯИ РАН,27.03.08

  36. 7. Коллайдер (продолжение) "Twin" dipole magnets Прототип: диполь УНК (ИФВЭ) Общемосковский семинар по релятивистской ядерной физике И.Н.Мешков Проект NICA ИЯИ РАН,27.03.08 Кольца коллайдера

  37. 7. Коллайдер (продолжение) lbunch Kicker pulse jitterc Circulating bunch Circulating bunch Injected bunch s kickerc lseparatrix Общемосковский семинар по релятивистской ядерной физике И.Н.Мешков Проект NICA ИЯИ РАН,27.03.08 Bunch number limitation by technical parameters of the injection system (A.B.Kuznetsov) lbunch  0.5(kicker + jitter)c kicker  300 ns  nbunch  15

  38. 7. Коллайдер (продолжение) lbunch Nbunch IBS rate Qincoherent ξ(beam-beam parameter) IBS  50 s L(IBS) = L(0)/2 Cooling!  Общемосковский семинар по релятивистской ядерной физике И.Н.Мешков Проект NICA ИЯИ РАН,27.03.08 Single bunch parameters limitation

  39. 7. Коллайдер (продолжение) Electron cooler Electron cooler for NICA HESR (FAIR) 8 MeV x1.0 A electrons (14.7 GeV antiprotons) Two E-cooler projects of Budker INP Fermilab E-cooler 4.3 MeV x 0.5 A electrons (7.9 GeV antiprotons) COSY 2 MeV x1.0 A electrons (3.7 GeV protons) Общемосковский семинар по релятивистской ядерной физике И.Н.Мешков Проект NICA ИЯИ РАН,27.03.08 Three prototypes

  40. W – band width of the feed back M – “the mixing factor” 7. Коллайдер (продолжение) Stochastic cooling for NICA: cool= 50 s  W = 18 GHz CRing = 225 m Lbunch = 0.3 m Nbunch = 1109 Общемосковский семинар по релятивистской ядерной физике И.Н.Мешков Проект NICA ИЯИ РАН,27.03.08 Stochastic cooling  Hopeless!

  41. S-cooling with “shifted” PU electrodes [T.Katayama, I.Meshkov, D.Moehl] 7. Коллайдер (продолжение) Stochastic cooling (contnd) y z x ION BEAM  h d Общемосковский семинар по релятивистской ядерной физике И.Н.Мешков Проект NICA ИЯИ РАН,27.03.08 It makes sufficient a conventional S-cooling system of 5 GHz band width

  42. 8. Оценки стоимостиПроекта Почем кварк-глюоны для народа? А это кто как считает! Общемосковский семинар по релятивистской ядерной физике И.Н.Мешков Проект NICA ИЯИ РАН,27.03.08

  43. 8. Оценки стоимостиПроекта (продолжение) Общемосковский семинар по релятивистской ядерной физике И.Н.Мешков Проект NICA ИЯИ РАН,27.03.08 8.1. Процедура оценок: 3 независимые оценки, представленные 1) А.Д.Коваленко, 2) Руководителями «подпроектов» NICA: А Бутенко,В.Волков, В.Кобец, В.Михайлов, В.Мончинский, А.Сидорин, Г.Трубников, Г.Жоджибагиян, 3) И.Мешков. «Усреднение»  руководствуясь «здравым смыслом»

  44. 8. Оценки стоимостиПроекта (продолжение) Общемосковский семинар по релятивистской ядерной физике И.Н.Мешков Проект NICA ИЯИ РАН,27.03.08 8.1. Процедура оценок (продолжение) • Учитывались составляющие стоимости: • Трудозатраты (1 чел.-месяц = 1 k$), • Стоимость материалов и изготовления, • Сторонние контракты. 8.2. Оценивались следующие работы: • Разработка проекта (“paper work”), • Конструирование (от эскизов до выпуска рабочих чертежей), • Изготовление, • Сборка - монтаж, • Пуско-наладочные работы.

  45. 8. Оценки стоимостиПроекта (продолжение) Общемосковский семинар по релятивистской ядерной физике И.Н.Мешков Проект NICA ИЯИ РАН,27.03.08 8.1. Процедура оценок (продолжение) • Учитывались составляющие стоимости: • Трудозатраты (1 чел.-месяц = 1 k$), • Стоимость материалов и изготовления, • Сторонние контракты. 8.2. Оценивались следующие работы: • Разработка проекта (“paper work”), • Конструирование (от эскизов до выпуска рабочих чертежей), • Изготовление, • Сборка - монтаж, • Пуско-наладочные работы.

  46. 8. Оценки стоимостиПроекта (продолжение) Общемосковский семинар по релятивистской ядерной физике И.Н.Мешков Проект NICA ИЯИ РАН,27.03.08 8.3. Оценивалась стоимость «поэлементно», например: Элементы БустераСтанция обдирки ионов 1. СП магнитная система 1. Обдирочная мишень 2. Вакуумная система 2. Радиационная защита 3. Системы впуска-выпуска 4. ВЧ системаКоллайдер 5. Система эл-го охл-ия 1. СП магнитная система 6. Сточники питаия 2. Вакуумная система 7. Устройства диагностики ………………………………

  47. 8. Оценки стоимостиПроекта (продолжение) Нуклотрон-М 5,200 Инжектор 11,150 Бустер со станцией обдирки ионов 16,500 Коллайдер 55,800 Линии транспортировки пучков2,500 R & D разного рода 1,900 Итого 93,050 Общемосковский семинар по релятивистской ядерной физике И.Н.Мешков Проект NICA ИЯИ РАН,27.03.08 8.4. Результаты оценок (US k$)

  48. Начало экспериментов – 2014 г. Общемосковский семинар по релятивистской ядерной физике И.Н.Мешков Проект NICA ИЯИ РАН,27.03.08 9. Основные этапы проекта NICA /MPD • I этапускорительный комплекс Нуклотрон-М (2008-2010) и необходимая инфраструктура, программа R&D подготовка рабочего проекта • II этапразработка и изготовление элементов (2008-2012) комплекса ускорителя развитие инфраструктуры • III этапокончание изготовления,монтаж (2010-2012) • IV этап наладка, приемка и запуск в эксплуатацию (2013-2014)

  49. 10. Коллаборация NICA НИИЯФ МГУ им. Д.В.Скобельцина ОИЯИ ИЯФ им. Г.И.Будкера ИФВЭ МИФИ МРТИ NICA ВНИИЭФ ВНИИТФ ФИ РАН им. П.Н.Лебедева ИТЭФ им. А.И.Алиханова ИЯИ РАН Общемосковский семинар по релятивистской ядерной физике И.Н.Мешков Проект NICA ИЯИ РАН,27.03.08 ОИЯИ NICA

  50. Спасибо за Ваш интерес к проекту!

More Related