Международная научная программа ОИЯИ по физике...
DESCRIPTION
Концептуальный проект ускорительного комплекса в проекте NICA/MPD Г.В. Трубников & NICA team. Международная научная программа ОИЯИ по физике высоких энергий Цель и место проекта NICA / MPD Развитие ускорительного комплекса: I -й этап проекта NICA/MPD : Нуклотрон-М - PowerPoint PPT PresentationTRANSCRIPT
14 февраля 2008 совещание ИФВЭ-ОИЯИ 1
Международная научная программа ОИЯИ по физике высоких энергий Цель и место проекта NICA / MPD Развитие ускорительного комплекса: I-й этап проекта NICA/MPD : Нуклотрон-М Задачи первого этапа и планы экспериментовЗаключение
Концептуальный проектКонцептуальный проектускорительного комплекса в ускорительного комплекса в
проекте проекте NICA/MPDNICA/MPD
Г.В. Трубников & NICA team
14 февраля 2008 совещание ИФВЭ-ОИЯИ 2
предложена в рамках «Дорожной Карты»
научных исследований ОИЯИ Основные области: Релятивистская физика тяжелых ионов:
поиск и изучение фазовых переходов и новых состояний ядерной материи,
включая смешанную фазу и критическую точку; Спиновая физика малонуклонных систем:
изучение спин-зависимых процессов; Физика ароматов: проверка правила OZI,
поиск многокварковых состояний (пентакварки) поиск и изучение экзотических ядер (гиперядра);
Инновационные проекты: медицинские пучки, биология.
Научная программа на ускорительном комплексе физики высоких энергий ОИЯИ
14 февраля 2008 совещание ИФВЭ-ОИЯИ 3
Статус базовой установки Нуклотрон
Устойчивая работа 1300 2000 час/год последние годы.
Традиционно более чем 75% полного пучкового времени -
физикам, на методические (ускорительные) эксперименты -
около 25% времени сеанса.
Сорта ионов: p, d, He, Li, B, C, N6+, N7+ , Mg , Ar16+, Fe24+; d - реализованоДиапазон энергий: 0.35 2.2 ГэВ/н – для ядер,
4.3 ГэВ/н – для дейтронов, 5.7 ГэВ – для протонов.
Эксперименты проводятся участниками 14 коллабораций.
14 февраля 2008 совещание ИФВЭ-ОИЯИ 4
Внутренние пучки
ETA-NUCLEI, DELTA-2, LNS
Выведенные пучки
ALPOM, BECQUEREL, DELTA-SIGMA, ENERGY & TRANSMUTATION, FAZA-3, GAMMA-2, GIBS, MARUSYA, NIS, KRISTAL, TPD, STRELA, Med-Nuclotron, Radiobiological investigations
Интерес стран к работам на Нуклотроне Интерес стран к работам на Нуклотроне
14 февраля 2008 совещание ИФВЭ-ОИЯИ 7
M. Gazdzicki Heavy ion physics perspectives, Bad Liebenzell, 12-14 September 2007
14 февраля 2008 совещание ИФВЭ-ОИЯИ 8
Коллайдер тяжелых ионов NICA (Nuclotron-based Ion Collider fAcility)
Тех. проект в стадии подготовки
Проект предусматривает создание: - модернизированного Нуклотрона
(Нуклотрон-М) - нового инжекционного комплекса (КРИОН
+ Линак) - Бустера для Нуклотрона - встречных колец с двумя точками
пересечений - детектора MPD (MultiPurpose Detector)
Концептуальный проект NICA (CDR) - завершен
Письмо о намерениях MPD – завершенЭскизный проект – 2008 год
Новая базовая установка ОИЯИ
14 февраля 2008 совещание ИФВЭ-ОИЯИ 9
Коллайдер NICA (рабочая схема):
Бустер (25 Tm)2 однооборотные инжекции,
накопление 3.2109 ионовэл.охлаждение на 100 МэВ/н,
банчировка и ускорениедо энергии 400 МэВ/н
Нуклотрон (36 Tm)Инжекция одного сгустка
1.1109 ионов,ускорение до
3.5 ГэВ/н.
Коллайдер (36 Tm)накопление
15 сгустков 1109 ионов в кольце на 3.5 ГэВ/н,
стохастическое охлаждение
Инжектор: 2×109 ионов/импульс 238U32+ при энергии 6 МэВ/н
IP-1 IP-2
Обдирка с эффективностью 40% 238U32+ 238U92+
Два кольца коллайдера
2x15 циклов инжекции
14 февраля 2008 совещание ИФВЭ-ОИЯИ 10
NICA / MPD Схема комплекса
MPD
Ионный источник + линейный инжектор
Существующие каналы вывода
Сверхпроводящий коллайдер
Нуклотрон
Бустер
Периметр 225 мПоле в магнитах 5 ТМагниты «два в одном»
Средняя светимость 1027см2с-1 (!!!) U x U
здание 205
здание 1б здание 1
2-е место встречи
Существующая инфраструктура !!!
14 февраля 2008 совещание ИФВЭ-ОИЯИ 11
Параметры NICA для U-U
Периметр м 225
Точки взаимодействия 2
Бета-функции в ТВ м 0.5
Продольный разброс (rms) 0.001
Длина сгустка (rms) м 0.3
Число ионов в сгустке 109
Число сгустков 15
Некогерентный сдвиг частоты 0.05
Ненормализованный rms при 1 ГэВ/нпри 3.5 ГэВ/н
мм мрад3.8
0.26
Светимость в одной ТВпри 1 ГэВ/нпри 3.5 ГэВ/н
см-2с-1
6.61025
1.11027
||,rms = 3 эВсек = 0.013 эВсек/н
14 февраля 2008 совещание ИФВЭ-ОИЯИ 12
30 циклов инжекции 1109 ионов 238U92+
за цикл
t
3.5 GeV/u
400 MeV/u
100 MeV/u6 MeV/u
470 keV/u
25 keV/u 2с 0.4с 2с 3с 4.5с 135с
КРИОН RFQ RFQ DTL Бустер Нуклотрон КоллайдерEion/A
2 цикла инжек-
ции
эл.охл-е
238U32+
238U92+
Временная схема накопления
14 февраля 2008 совещание ИФВЭ-ОИЯИ 13
EBIS
RFQ
Linac
BOOSTER
AGS
RHIC
Au32+
Au32+
Au32+
Au32+
Au77+
Au77+
STRIPPER FOIL,
17 keV/u
300 keV/u
2 MeV/u
70 MeV/u
70 MeV/u
9 GeV/u
3.4 x 109 ions
3.0 x 109 ions
2.7 x 109 ions
1.4 x 109 ions
1.2 x 109 ions
1.2 x 109 ions
90%
90%
85%
60%
90%
STRIPPER FOIL, 100%9 GeV/u
1.2 x 109 ionsAu79+
ESIS
RFQ
RFQ DTL
BOOSTER
NUCLOTRON
NICA
U32+
U32+
U32+
U32+
U92+
U92+
STRIPPER FOIL,
25 keV/u
470 keV/u
6 MeV/u
400 MeV/u
400 MeV/u
1 3.5 GeV/u
2 x 109 ions
1.7 x 109 ions
1.6 x 109 ions
2.9 x 109 ions
2 injections
1.2 x 109 ions
1.1 x 109 ions
85%
95%
90%
40%
90%
Injection chain
14 февраля 2008 совещание ИФВЭ-ОИЯИ 14
Ионный источник «электронная струна»
EBIS: 300 kW DC electron beam power ESIS: 200 W
14 февраля 2008 совещание ИФВЭ-ОИЯИ 15
Общий вид ионного источника КРИОН (соленоид 3Т)
6 T соленоид: 2109 U32+
3 T соленоид: 5108 Au30+Эксп. результат
Ожидаем
Е. Донец
14 февраля 2008 совещание ИФВЭ-ОИЯИ 17
БустерНУКЛОТРОН
БУСТЕР
Фундамент Синхрофазотрона
B = 25 Tm, C = 210 m1) 2 однооборотных инжекции 2) Накопление 3×109 238U32+
3) Эл. охлаждение на 100 MэВ/н 4) Ускорение до 400 МэВ/н5) Вывод и обдирка
14 февраля 2008 совещание ИФВЭ-ОИЯИ 18
β-функции и дисперсия для одного супер-периода
Сетка резонансов и рабочая точка
Количество супер-периодов 4
Число ячеек FODO в супер-периоде 6
Длина ячейки, м 9.0
Длина большого прям. промежутка в ячейке, м 4.1×2
Длина малого прям. промежутка, м 0.65
Бетатронные частоты 5.8/5.85
Набег фазы на ячейке 1.51
Бета-функция, м 17.0
Максимальная дисперсия, м 2.9
Коэф-т уплотнения орбит 0.038
Хроматичность -7.0
Горизонтальный аксептанс, ∙mm∙mrad 400
Вертикальный аксептанс, ∙mm∙mrad 70
Параметры Бустера
Рабочий цикл бустера
14 февраля 2008 совещание ИФВЭ-ОИЯИ 19
Кольца коллайдера
1- диполи, 2- квадруполи, 3- разделительные диполи, 4 – сброс пучка
Два кольца расположены друг над другом, что предполагает 2 возможных схемы:поворотные и квадрупольные магниты будут двух-апертурными в одном ярме, или схема с двумя раздельными кольцами. Пока рассматривается 1-й вариант.. Магнитная жесткость колец равна максимальной магнитной жесткости Нуклотрона (45 Тм). Максимально поворотное поле в сверхпроводящих диполях выбрано равным 5,5 Т. Для обеспечения круглого пучка в ТВ, коллайдер должен работать на равных бетатронных частотах (горизонтальной и вертикальной).
14 февраля 2008 совещание ИФВЭ-ОИЯИ 20
Сорта ионов от d до U
Магнитная жесткость Т м 45
Максимальная энергия ионовUAuPb
ГэВ/н4.374.564.5
Макс. энергия (дейтроны) ГэВ 12.6
Периметр м 225
Количество ТВ 2
Ненормализованный эмиттанс (rms) мм мрад 0.3
Продольный разброс (rms) 0.001
Длина сгустка (rms) м 0.3
Ионов в сгустке (1 -2 )109
Число сгустков 10 - 15
Номер ВЧ гармоники 90
Амплитуда ВЧ напряжения кВ 100
Бета-функция в ТВ м 0.5
14 февраля 2008 совещание ИФВЭ-ОИЯИ 21
проектные параметры комплекса NICA
Бустер Нуклотрон Коллайдер
Периметр, м 215 251.52 225
Конечная кин. энергия, ГэВ/н 0,4 1 – 3,5 1 -3,5
Магнитная жесткость, Tесла-м 2.4 - 25 8.2 - 36 14 - 36
Магнитное поле, Tесла 0.17–1.8 0.37 – 1.64 1.56 – 4
Количество диполей 40 96 24
Количество квадруполей 48 64 32
dB/dt; T/сек 1 1 0
Номер ВЧ гармоники 4 / 1 1 90
ВЧ диапазон, МГц 0.6 – 1 0.857–1.17 105–117
ВЧ амплитуда, кВ 4 120 100
Давление ост. газа, Торр 10-11 10-8 10-10
14 февраля 2008 совещание ИФВЭ-ОИЯИ 22
I этап ускорительный комплекс Нуклотрон-М (2008-2010) и необходимая инфраструктура,
программа R&D подготовка технического проекта (TDR)
II этап разработка и создание элементов ускорителя (2008-2012) развитие инфраструктуры
III этап продолжение работ+ монтаж (2010-2012)
IV этап наладка, приемка(2013-2014) и запуск в эксплуатацию
Основные этапы Основные этапы проекта проекта NICA /MPDNICA /MPD
14 февраля 2008 совещание ИФВЭ-ОИЯИ 24
Цель – достичь к 2010 г. параметров, необходимых для реализации проекта NICA: ускорение тяжелых ионовс А~200, интенсивностью пучков ~ 108 ч/цикл, частотойповторения 0.2-0.4 Гц, при энергии ~ 3.5 ГэВ/н
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
I этап: Развитие Нуклотрона (Нуклотрон-М)
14 февраля 2008 совещание ИФВЭ-ОИЯИ 25
Новый источник КРИОН-6Т
Модернизация системы питания
Модернизация ВЧ системы
Модернизация вакуумной системы
Модернизация криогеники
Системы управления и диагностика
Каналы вывода
Радиационная защита
Наладочные и тестовые работы. Регулярные сеансы.
Каждый сеанс – очередной этапПроектирование и работы по новым: линаку,
бустеру,ВЧ-станциям, поляризованному источнику.
Ремонтно-строительные работы
ВСЕГО (2007-2010): материалы и оборудование: …… k$
оплата работ + договора: …… k$
14 февраля 2008 совещание ИФВЭ-ОИЯИ 26
Новый инжекционный комплекс: новый источник (KRION) - разрабатываетсясовершенствование ВЧ системы – начаты работыновый ЛИНАК – контракт с ИФВЭ на стадии
подписания Вакуумная система -оборудование частично поставлено Система питания и управления основных магнитов
- первый блок на этапе отладки Модернизация диагностики пучков - идут работы
R&D - приоритетная задача плановых сеансов на Нуклотроне
Этот этап должен быть завершен к 2010 г.
Статус работ по этапу I проекта NICA (Нуклотрон-М)
Проведение круглых столов с участием экспертов из мировых центров (Болгария, Польша, Россия, Украина, ЦЕРН, Германия, США, Япония)
Сотрудничество с российскими центрами ИФВЭ, ИЯИ РАН, ИЯФ СО РАН
14 февраля 2008 совещание ИФВЭ-ОИЯИ 27
Структурные и административные реформыСоздано Ускорительное Отделение
ЛВЭ (июль 2007 г.)
- Состав отделения: 8 отделов, всего около 350 чел. – ускорительные подразделения ЛВЭ (~220) и ЛФЧ (~ 70), инженерные службы площадки (~ 60);
- «Молодое руководство»:- Начальник отделения – 31, два заместителя у начальника отделения 33 и 40, молодые начальники 2 технологических отделов;
- Курс на обновление кадров (контакты с МИФИ, УНЦ, Томск), возвращение иностранных контрактников и оптимизация состава – сокращение тех.персонала по мере введения АС;
- ЛФЧ (те, кто работают на CLIC, ИРЕН, ЛИНАК-800, ILC) – в помощь на НИКА.
Создан центр NICA: (июнь 2007)
- группа по ускорительному комплексу- группа по разработке детектора- группа по разработке компьютинга- группа по развитию инфраструктуры
Общая численность: около 45 чел.из них по NICA + инфр. – 25 чел.по MPD + физики - 20 чел.
Всесторонняя поддержка дирекции, УС и КПП ОИЯИ в плане:дополнительного финансирования, укомплектования оборудованием, административного ресурса, рекламы проекта во вне, создания коллабораций в РФ и СНГ
14 февраля 2008 совещание ИФВЭ-ОИЯИ 28
Стратегический план развития ускорительного комплекса ОИЯИ в области ФВЭ + адекватная научная программа. Приоритетная задача - проект NICA/MPD
Реализация I этапа этого проекта (2008 – 2010) имеет принципиально важное значение для критической оценки предложенного стратегического плана развития ускорительного комплекса ОИЯИ
Заключение
14 февраля 2008 совещание ИФВЭ-ОИЯИ 29
Программа физических исследований на Нуклотроне скоординирована с планом развития ускорительного комплекса на I-м этапе (Нуклотрон-М)
Организация российского и международного сотрудничества, привлечение внешних ресурсов – одно из необходимых условий успешного осуществления проекта
Ведется работа с ассоциацией Гельмгольц, GSI, и др. центрами по объединению усилий для создания ускорительных комплексов NICA и FAIR и совместным проведением на них актуальных физических исследований
Плодотворное начало положено – сотрудничество с ИФВЭ (Протвино) стартовало с реализации конкретной задачи – проектирование инжектора