Слайд 1 - Нуклотрон

Статус и планы проекта NICA
Nuclotron-based Ion Collider fAcility
И.Н.Мешков
НТС ОИЯИ
22 мая 2009 г.
1
Содержание
Введение
1. Разработка концепции и Технического проекта NICA
2. План-график разработки Проекта NICA
3. Состояние разработки основных элементов комплекса
3.1. Инжектор
3.2. Бустер
3.3. Нуклотрон-NICA
3.4. Коллайдер
И.Н.Мешков, Статус и планы Проекта NICA
НТС ОИЯИ
22 мая 2009 г.
2
Введение
Проект NICA на НТС ОИЯИ
1)06.11.2007
В.Д.Кекелидзе, Стратегические направления
физических исследований на ускорительном
комплексе ЛВЭ ОИЯИ
2) 8.12.2008
В.Д.Кекелидзе, И.Н.Мешков, Сотрудничество
ОИЯИ-ИФВЭ по физике высоких энергий
И.Н.Мешков, Статус и планы Проекта NICA
НТС ОИЯИ
22 мая 2009 г.
3
1.Разработка концепции и Технического проекта NICA
January 2008
January 2009
Conceptual Design Report
of
Nuclotron-based Ion Collider fAcility
(NICA)
(Short version)
May 2009:
NICA TDR
&
MPD CDR
will be completed
И.Н.Мешков, Статус и планы Проекта NICA
НТС ОИЯИ
22 мая 2009 г.
4
1.Разработка концепции и Технического проекта NICA
Ускорительно-накопительный комплекс NICA
(Nuclotron-based Ion Collider fAcility)
Технический проект
Руководители проекта: А. Н. Сисакян, А. С. Сорин
ОИЯИ
Физики и инженеры Н.Н.Агапов, В.С.Александров, А.В.Алфеев, О.И.Бровко, А.В.Бутенко,
Б.Р.В.Василишин, В.И.Волков, Е.Д.Донец, Е.Е.Донец, А.В.Елисеев, В.М.Жабицкий, Е.В.Иванов,
И.Б.Иссинский, Г.Г.Ходжибагиян, В.Н.Карпинский, В.Д.Кекелидзе, А.Г.Кобец, В.В.Кобец,
А.Д.Коваленко, О.С.Козлов, А.Б.Кузнецов, В.А.Михайлов, В.А.Мончинский, А.Г.Ольшевский,
Р.В.Пивин, Ю.К.Потребеников, А.Ю.Рудаков, А.О.Сидорин, Г.И.Сидоров, А. В. Смирнов,
Г.В.Трубников, В.Ф.Шевцов, С.Л.Яковенко
Конструкторы
В.В.Агапова,
Г.С.Березин,
В.В.Борисов,
А.В.Бычков,
Т.И.Волобуева,
Е.В.Воронина., С.И.Кукарников, С.В.Рабцун, А.В.Шабунов, В.И.Шокин, Т.Ф.Прахова, Г.А.Титова
ИФВЭ, Протвино
О. К. Беляев, Ю. А. Буданов, И. А. Звонарев, С. В. Иванов, А. П. Мальцев
ИЯФ СО РАН им. Г. И. Будкера
В. С. Арбузов, Ю. А. Бирючевский, С. А. Крутихин, Г. Я. Куркин, Б. З. Персов, В. М. Петров,
А. М. Пилан
Главный инженер проекта В.Д.Калагин,
Главный конструктор проекта Н. Д. Топилин
Под редакцией
И. Н. Мешкова и А.О. Сидорина
И.Н.Мешков, Статус и планы Проекта NICA
НТС ОИЯИ
22 мая 2009 г.
5
1.Разработка концепции и Технического проекта NICA
Проект NICA – Презентации и экспертиза
1) CERN, May 11 - 13, 2009
Workshop “New Opportunities in the Physics Landscape at CERN”
# G.V. Trubnikov ”Nuclotron-based Ion Collider fAcility (NICA) at JINR:
New Prospect for Heavy Ion Collisions and Spin Physics”
2) JINR, May 19 - 22, 2009
“Physics of Compressed Barionic Matter”
1st CBM-Russia-JINR Collaboration Meeting
# I.Meshkov “NICA Project – Status and Plans”
3) ИТЭФ, 27 мая 2009 г.
Московский семинар по релятивистской ядерной физике
# А.Н.Сисакян, А.С.Сорин “Физика плотной барионной материи”
# И.Н.Мешков: “Тяжелоинные коллайдеры LHC, RHIC, NICA”
И.Н.Мешков, Статус и планы Проекта NICA
НТС ОИЯИ
22 мая 2009 г.
6
1.Разработка концепции и Технического проекта NICA
Проект NICA – Презентации и экспертиза
May 20, 2009
Tele-Conference of
International Machine Advisory Committee (MAC)
for Nuclotron-M & NICA Projects
MAC members:
1. Б.Ю.Шарков (ИТЭФ/FAIR)
2. M.Steck (GSI)
3. С.Иванов (ИФВЭ)
4. N.Walker (DESY)
5. T.Roser  А.Федотов (BNL)
6. П.Белошитский (CERN) 
 [А.Сидорин (ОИЯИ)]
Observers:
1. В.А.Лебедев (FNAL)
2. Ю.Сеничев (FZJ)
3. Ю.Алексахин (FNAL)
ОИЯИ
1. Р.И.Ледницки
2. Члены группы NICA
И.Н.Мешков, Статус и планы Проекта NICA
НТС ОИЯИ
22 мая 2009 г.
7
1.Разработка концепции и Технического проекта NICA
Проект NICA – Презентации и экспертиза
May 20, 2009 Tele-Conference (продолжение)
Доклады:
1. Г.В.Трубников “Status of ‘Nuclotron-M Project’ and Plans”
2. И.Н.Мешков “Concept and Status of The NICA Project”
Членами МАС и наблюдат елями были заданы многочисленные
вопросы по докладам, сделаны ценные замечания и
высказаны рекомендации.
Выст упили в дискуссии:
- Члены МАС,
- Наблюдатели,
- Члены группы NICA: А.Д.Коваленко, А.О.Сидорин,
В.А.Михайлов, О.С.Козлов
И.Н.Мешков, Статус и планы Проекта NICA
НТС ОИЯИ
22 мая 2009 г.
8
1.Разработка концепции и Технического проекта NICA
Проект NICA – Презентации и экспертиза
May 20, 2009 Tele-Conference (окончание)
И.Н.Мешков, Статус и планы Проекта NICA
НТС ОИЯИ
22 мая 2009 г.
9
1.Разработка концепции и Технического проекта NICA
The Project goals formulated in NICA CDR
197Au79+ x
are the following:
197Au79+
1a) Heavy ion colliding beams 197Au79+ x 197Au79+ at
sNN = 4  11 GeV (1  4.5 GeV/u ion kinetic energy )
at
Laverage= 11027 cm-2s-1 (at sNN = 9 GeV/u)
1b) Light-Heavy ion colliding beams of the energy range and luminosity
2) Polarized beams of protons and deuterons:
pp sNN = 12  25 GeV (5  12.6 GeV/u ion kinetic energy )
dd sNN = 4  13.8 GeV (2  5.9 GeV/u ion kinetic energy )
И.Н.Мешков, Статус и планы Проекта NICA
НТС ОИЯИ
22 мая 2009 г.
10
1.Разработка концепции и Технического проекта NICA
“Old” Linac LU-20
Booster
KRION + “New” HILAC
Nuclotron
Collider
Н.Д.Топилин
И.Н.Мешков, Статус и планы Проекта NICA
SPD
MPD
НТС ОИЯИ
Beam dump
22 мая 2009 г.
11
2. План-график разработки Проекта NICA
2009
2010
2011
2012
2013
2014
2015
KRION
LINAC + trans. channel
Booster: magnetic system
Booster + trans. channel
Nuclotron-M
Nuclotron-NICA
Transfer channel to Collider
Collider
Diagnostics
PS systems
Control systems
Infrastructure
R&D
design manufctrng + mounting
mountg+commssiong
И.Н.Мешков, Статус и планы Проекта NICA
comms/operatn operation
НТС ОИЯИ
22 мая 2009 г.
12
3. Состояние
Автоматизированный станок
для намотки
СП соленоида
разработки
основных
элементов
комплекса
3.1. Инжектор
KRION - Cryogenic ion source of “electron-string” type developed
Криостат и вакуумная
by E.Donets
group at JINR. It is aimed to generation of heavy
система
КРИОН-6Т
multicharged ions (e.g.197Au32+).
To be commissioned in 2013.
HILAC – Heavy ion linac RFQ + Drift Tube Linac (DTL), under
design and construction by the group of IHEP (Protvino).
To be
commissioned
in 2013.
RFQ
Electrodes
2H cavities
of "Ural" RFQ
(prototype)
И.Н.Мешков, Статус и планы Проекта NICA
Sector H-cavity
of “Ural” RFQ DTL
(prototype)
НТС ОИЯИ
22 мая 2009 г.
13
3. Состояние разработки основных элементов комплекса
3.2. Бустер
“Nuclotron-type” SC magnets adopted for Booster
Superconducting Booster
in the magnet yoke
Nuclotron
of The Synchrophasotron
Synchrophasotron yoke
Booster
Vladimir I.
Veksler
2.3 m
4.0 m
B = 25 Tm, Bmax = 1.8 T
1) 3 single-turn injections
Dismounting is in progress presently
2) Storage and electron cooling
of 8×109 238U32+
To be commissioned in 2013.
3) Acceleration up to 440 MeV/u
4) Extraction & stripping
И.Н.Мешков, Статус и планы Проекта NICA
НТС ОИЯИ
22 мая 2009 г.
14
3. Состояние разработки основных элементов комплекса
3.3. Нуклотрон-NICA
To be disigned, constructed and commissioned:
1.Injection system (up-grade)
2.RF system – new version with bunch compression
3.Dedicated diagnostics
4.Single turn extraction with fine synchronization
5.Acceleration of polarized protons up to 12 GeV
To be commissioned in 2013
И.Н.Мешков, Статус и планы Проекта NICA
НТС ОИЯИ
22 мая 2009 г.
15
3. Состояние разработки основных элементов комплекса
3.4. Коллайдер
Double ring collider; (B)max = 45 Tm, Bmax = 4 T
“Twin magnets” for NICA collider rings
“Twin” dipoles
“Twin” quadrupoles
To be commissioned in 2014.
1 – Cos coils, 2 – “collars”, 3 – He header,
4 – iron yoke, 5 – thermoshield, 6 – outer jacket
И.Н.Мешков, Статус и планы Проекта NICA
НТС ОИЯИ
22 мая 2009 г.
16
3. Состояние разработки основных элементов комплекса
3.4. Коллайдер: система электронного охлаждения
Electron cooling system of the Collider
Max electron energy, MeV
Max electron current, A
Solenoid magnetic field, T
2.5
0.5
0.3
“Magnetized” electron beamTo be commissioned in 2014.
Solenoid type: “warm” at acceleration columns
superconducting at transportation and cooling sections
HV generator: Dynamitron type
3 m
Under development in collaboration with
- All-Russian Institute for
Electrotechnique (Moscow)
- FZ Juelich
- Budker INP
И.Н.Мешков, Статус и планы Проекта NICA
НТС ОИЯИ
22 мая 2009 г.
17
3. Состояние разработки основных элементов комплекса
3.4. Коллайдер:
Проблемы, которые ждут своего решения
 Collider SC dipoles with max B up to 4 T,
 Lattice and working point “flexibility”,
 RF parameters (related problem),
 Single bunch stability,
 Vacuum chamber impedance and multibunch stability,
 Stochastic cooling of ion bunched beam1),
 Electron cooling at electron energy up to 2.5 MeV
1)
S-Cooling prototype to be tested at Nuclotron in 2010!
И.Н.Мешков, Статус и планы Проекта NICA
НТС ОИЯИ
22 мая 2009 г.
18
4. Пучки поляризованных частиц
Longitudinal
в коллайдере NICA
polarization
formation
Spin rotator:
“Full Siberian snake”
Upper ring
B
SPD
“Siberian snake”: Protons, 1  E  12 GeV  (BL)solenoid  50 T∙m
И.Н.Мешков,
Статус и планы
Deuterons,
1  Проекта
E  5 NICA
GeV/u
НТС ОИЯИ
22 мая 2009 г.
 (BL)
solenoid  140 T∙m
19
4. Пучки поляризованных частиц в коллайдере NICA
Longitudinal polarization formation
“Full Siberian snake”
B
Lower ring
SPD
И.Н.Мешков, Статус и планы Проекта NICA
НТС ОИЯИ
22 мая 2009 г.
20
4. Пучки поляризованных частиц в коллайдере NICA
Polarized particle beams  injection
S
 
( BL )dipole
B ion
B
 1   a 
~ 900
Protons, 1  E  12 GeV  (BL)dipole  3 T∙m
И.Н.Мешков, Статус и планы Проекта NICA
НТС ОИЯИ
22 мая 2009 г.
Deuterons, 1  E  5 GeV/u  (BL)dipole  5.8 T∙m
21
3. Polarized particle beams in NICA (Contnd)
Polarized proton beams parameters
Energy, GeV
Proton number per bunch
Rms relative momentum spread
Rms bunch length, m
Rms
(unnormalized)
emittance, mmmrad
Beta-function in the IP, m
Lasslet tune shift
Beam-beam parameter
Number of bunches
Luminosity, cm-2∙s-1
И.Н.Мешков, Статус и планы Проекта NICA
5
12
6E10
1.5E10
10E-3
10E-3
1.7
0.8
0.24
0.027
0.5
0.5
0.0074
0.0033
0.005
0.005
10
10
1.1E30 1.1E30
НТС ОИЯИ
22 мая 2009 г.
22
4. NICA project status and nearest plans
4.4. NICA Collaboration
Budker INP






Booster RF system
Booster electron cooling
Collider RF system
Collider SC magnets
(expertise)
HV electron cooler
for collider
Electronics (?)
All-Russian Institute for Electrotechnique
HV Electron cooler
IHEP (Protvino)
Injector Linac
FZ Jűlich (IKP)
HV Electron cooler
Stoch. cooling
Fermilab
HV Electron cooler
Stoch. cooling
GSI/FAIR
SC dipoles for Booster/SIS-100
SC dipoles for Collider/SIS-300?
Corporation “Powder Metallurgy” (Minsk, Belorussia):
Technology
of TiN
coating
vacuum
walls
И.Н.Мешков,
Статус
и планы of
Проекта
NICA chamber
НТС ОИЯИ
for reduction of secondary emission
BNL (RHIC)
Electron &
Stoch. Cooling
22 мая 2009 г.
23
Спасибо за интерес и
внимание!
И.Н.Мешков, Статус и планы Проекта NICA
НТС ОИЯИ
22 мая 2009 г.
24