инжектора специализированного источника синхротронного

УДК 621.382.6(06) Физика пучков и ускорительная техника
А.В. АНОШИН, В.Н. КОРЧУГАНОВ1, Е.А. ФОМИН
Московский инженерно-физический институт (государственный университет)
1Российский научный центр «Курчатовский институт», Москва
1.
2.
МОДЕРНИЗАЦИЯ ЛИНЕЙНОГО УСКОРИТЕЛЯ –
ИНЖЕКТОРА СПЕЦИАЛИЗИРОВАННОГО ИСТОЧНИКА
3.
СИНХРОТРОННОГО ИЗЛУЧЕНИЯ «СИБИРЬ»
4.
В РНЦ «КУРЧАТОВСКИЙ ИНСТИТУТ»
В Курчатовском институте разработан проект модернизации линейного ускорителя - форинжектора для его
одновременного использования, как для малого накопителя, так и для нового бустерного синхротрона на полную
энергию. В случае работы на синхротрон рассматривается вариант двойного ускорения пучка электронов при прямом и
обратном прохождении ускоряющей структуры линейного ускорителя с использованием магнитного зеркала. При этом
энергия электронов увеличивается с 80 МэВ до ~160 МэВ. При выключении магнитного зеркала будет работать
существующая схема инжекции в накопитель «Сибирь-1».
Проект по модернизации Курчатовского источника синхротронного излучения предусматривает
создание нового бустерного синхротрона на полную энергию, который будет находиться в том же туннеле,
что и основной накопитель. В качестве форинжектора для нового синхротрона предполагается использовать
существующий линейный ускоритель (ЛУ). Однако удвоение энергии форинжектора позволит улучшить
характеристики всей системы инжекции.
Ускоряющая структура ЛУ выполнена в виде бипериодической цепочки связанных резонаторов длинной
около 6 м, т.н. структура Андреева с шайбами и диафрагмами. Благодаря сильной резонансной связи между
соседними ячейками, ускоряющая структура в целом представляет собой один резонансный объем с
высокой добротностью.
Работа ЛУ на накопленной энергии с большим ускоренным током позволяет ослабить требования к
стабильности уровня ВЧ мощности накачки и упростить систему начальной группировки пучка.
В настоящее время ускорение электронного пучка в ЛУ до энергии 80 МэВ производится после
заполнения ускоряющей структуры СВЧ энергией от клистронного генератора (время накачки 8 мкс). Пучок
ускоряется за счет энергии, накопленной в структуре, и производит просадку ускоряющего поля, которая
соответствует ~ 10% съему энергии.
Оставшуюся запасённую ВЧ энергию в ускоряющей структуре можно использовать для повторного
ускорения этого же пучка до энергии 160 МэВ, развернув его в магнитном поле и направив обратно в
структуру ускорителя и таким образом получить в ЛУ удвоение энергии при той же затраченной мощности.
Осуществление такой схемы позволит получить удвоенную энергию электронов без переделки линейного
ускорителя, волноводного тракта и генератора.
Разворот электронного пучка, ускоренного до энергии 80 МэВ, на 180° производится с помощью
магнитного зеркала. Магнит-сепаратор, установленный на входе в магнитное зеркало, выполняет две
функции: во включенном состоянии направляет электронный пучок в магнитное зеркало, а в выключенном
состоянии позволяет электронному пучку беспрепятственно попадать в канал транспортировки для
дальнейшего накопления и проведения экспериментов на выведенных пучках синхротронного излучения в
накопителе «Сибирь-1».
Инжекция электронного пучка в бустерный синхротрон (БС) на энергии 160 МэВ позволяет резко
уменьшить влияние остаточных полей в магнитной системе бустера при инжекции и позволяет в 2 раза
увеличить минимальные токи источников питания элементов магнитной системы БС, тем самым
существенно облегчить задачу стабилизации токов источников питания с требуемой точностью. Кроме того,
это приведет к уменьшению времен затухания бетатронных и синхротронных колебаний в 8 раз, благодаря
чему резко подавляется действие резонансов бетатронных колебаний на самом низком уровне энергии
частиц, тем самым существенно уменьшается вероятность частичных сбросов электронного тока, то есть
стабилизирует режим накопления в основном кольце.
В результате проделанной работы было спроектировано магнитное зеркало, которое обеспечивает
бездисперсионный и изохронный поворот электронного пучка на 180°, сохранение пространственных и
угловых размеров электронного пучка, возвращаемого после поворота на вход ЛУ для ускорения в обратном
направлении. Кроме того, в конструкции магнитного зеркала предусмотрена возможность регулировки фазы
влета пучка в ускоряющее поле ЛУ после поворота на 180°. Так же были выполнены расчеты динамики
пучка в ЛУ и в магнитном зеркале, с учетом съема пучком энергии в ускоряющей структуре.
Список литературы
1. В.Н. Корчуганов и др., ЛУ – Инжектор комплекса специализированного источника СИ в РНЦ КИ, ИЯФ 2002-29 (2002).
ISBN 978-5-7262-0883-1. НАУЧНАЯ СЕССИЯ МИФИ-2008. Том 5
1