14 февраля 2008

14 февраля 2008

совещание ИФВЭ-ОИЯИ

1

Научная программа на ускорительном комплексе физики высоких энергий

ОИЯИ

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.

14 февраля 2008

совещание ИФВЭ-ОИЯИ

2

Статус базовой установки Нуклотрон

Эксперименты проводятся участниками 14 коллабораций.

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? - реализовано Диапазон энергий: 0.35 ? 2.2 ГэВ/н – для ядер, 4.3 ГэВ/н – для дейтронов, 5.7 ГэВ – для протонов.

14 февраля 2008

совещание ИФВЭ-ОИЯИ

3

Интерес стран к работам на Нуклотроне

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

14 февраля 2008

совещание ИФВЭ-ОИЯИ

4

Релятивистская физика тяжелых ионов

14 февраля 2008

совещание ИФВЭ-ОИЯИ

5

Увеличение энергии

Уменьшение энергии

14 февраля 2008

совещание ИФВЭ-ОИЯИ

6

M. Gazdzicki Heavy ion physics perspectives, Bad Liebenzell, 12-14

September 2007

14 февраля 2008

совещание ИФВЭ-ОИЯИ

7

Новая базовая установка ОИЯИ

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 – завершен Эскизный проект – 2008 год

14 февраля 2008

совещание ИФВЭ-ОИЯИ

8

Коллайдер NICA (рабочая схема):

Инжектор: 2?109 ионов/импульс 238U32+ при энергии 6 МэВ/н

14 февраля 2008

совещание ИФВЭ-ОИЯИ

9

Бустер (25 Tm) 2 однооборотные инжекции, накопление 3.2?109 ионов эл.охлаждение на 100 МэВ/н, банчировка и ускорение до энергии 400 МэВ/н

Коллайдер (36 Tm) накопление 15 сгустков ? 1?109 ионов в кольце на 3.5 ГэВ/н, стохастическое охлаждение

Обдирка с эффективностью 40% 238U32+ ? 238U92+

Нуклотрон (36 Tm) Инжекция одного сгустка 1.1?109 ионов, ускорение до 3.5 ГэВ/н.

Два кольца коллайдера

IP-1

IP-2

2x15 циклов инжекции

NICA / MPD Схема комплекса

Ионный источник + линейный инжектор

Бустер

MPD

Нуклотрон

Сверхпроводящий коллайдер

Периметр 225 м Поле в магнитах 5 Т Магниты «два в одном»

Существующие каналы вывода

2-е место встречи

Средняя светимость 1027см2с-1 (!!!) U x U

Существующая инфраструктура !!!

Здание 1

Здание 1б

Здание 205

14 февраля 2008

совещание ИФВЭ-ОИЯИ

10

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/н при 3.5 ГэВ/н

? Мм мрад

3.8 0.26

Светимость в одной ТВ при 1 ГэВ/н при 3.5 ГэВ/н

См-2с-1

6.6?1025 1.1?1027

?||,rms = 3 эВ?сек = 0.013 эВ?сек/н

14 февраля 2008

совещание ИФВЭ-ОИЯИ

11

Временная схема накопления

Eion/A

КРИОН RFQ RFQ DTL Бустер Нуклотрон Коллайдер

3.5 GeV/u 400 MeV/u 100 MeV/u MeV/u 470 keV/u 25 keV/u

Эл. Охл-е

2 цикла инжек-ции

30 циклов инжекции 1?109 ионов 238U92+ за цикл

238U92+

2?с 0.4с 2с 3с 4.5с 135с

238U32+

14 февраля 2008

совещание ИФВЭ-ОИЯИ

12

t

Injection chain

U32+

Au32+

85%

90%

U32+

Au32+

95%

90%

U32+

Au32+

90%

85%

U32+

Au32+

40%

60%

U92+

Au77+

90%

90%

U92+

Au77+

STRIPPER FOIL, 100%

Au79+

14 февраля 2008

совещание ИФВЭ-ОИЯИ

13

25 keV/u

17 keV/u

2 x 109 ions

3.4 x 109 ions

470 keV/u

300 keV/u

1.7 x 109 ions

3.0 x 109 ions

Linac

6 MeV/u

2 MeV/u

1.6 x 109 ions

2.7 x 109 ions

2 injections

400 MeV/u

70 MeV/u

2.9 x 109 ions

1.4 x 109 ions

STRIPPER FOIL,

STRIPPER FOIL,

400 MeV/u

70 MeV/u

1.2 x 109 ions

1.2 x 109 ions

9 GeV/u

1 ? 3.5 GeV/u

1.2 x 109 ions

1.1 x 109 ions

9 GeV/u

1.2 x 109 ions

ESIS

EBIS

RFQ

RFQ

RFQ DTL

BOOSTER

BOOSTER

NUCLOTRON

AGS

NICA

RHIC

Ионный источник «электронная струна»

EBIS: 300 kW DC electron beam power ESIS: 200 W

14 февраля 2008

совещание ИФВЭ-ОИЯИ

14

Общий вид ионного источника КРИОН (соленоид 3Т)

Е. Донец

3 T соленоид: 5?108 au30+

Эксп. результат

Ожидаем

6 T соленоид: 2?109 U32+

14 февраля 2008

совещание ИФВЭ-ОИЯИ

15

Инжектор: источник + форинжектор + линак

14 февраля 2008

совещание ИФВЭ-ОИЯИ

16

Бустер

B? = 25 T?m, C = 210 m 2 однооборотных инжекции Накопление 3?109 238U32+ Эл. охлаждение на 100 MэВ/н 4) Ускорение до 400 МэВ/н 5) Вывод и обдирка

Бустер

Нуклотрон

Фундамент Синхрофазотрона

14 февраля 2008

совещание ИФВЭ-ОИЯИ

17

Параметры Бустера

Рабочий цикл бустера

14 февраля 2008

совещание ИФВЭ-ОИЯИ

18

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

Сетка резонансов и рабочая точка

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

?-функции и дисперсия для одного супер-периода

Кольца коллайдера

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).

1- диполи, 2- квадруполи, 3- разделительные диполи, 4 – сброс пучка

14 февраля 2008

совещание ИФВЭ-ОИЯИ

19

Сорта ионов

От d до U

Магнитная жесткость

Т м

45

Максимальная энергия ионов U Au Pb

ГэВ/н

4.37 4.56 4.5

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

20

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

21

Основные этапы проекта NICA /MPD

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

14 февраля 2008

совещание ИФВЭ-ОИЯИ

22

Оценка стоимости элементов комплекса NICA

Млн.$

Нуклотрон-М, изготовление прототипов NICA, R&D, TDR

3

Ионный источник

1.3

Линейный ускоритель (включая форинжектор, линак, каналы, вакуумную систему, диагностику)

7

Бустер (магниты, ВЧ, вакуум, источники питания, диагностика)

8

Кольца коллайдера (магниты, ВЧ, вакуум, криогеника, источники питания, инжекция, сброс пучка, диагностика)

22

Транспортировочные линии

1.5

Системы охлаждения пучков

4

Системы управления

2.5

Всего

49.3

14 февраля 2008

совещание ИФВЭ-ОИЯИ

23

I этап: Развитие Нуклотрона (Нуклотрон-М)

Цель – достичь к 2010 г. параметров, необходимых для реализации проекта NICA: ускорение тяжелых ионов с А~200, интенсивностью пучков ~ 108 ч/цикл, частотой повторения 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

14 февраля 2008

совещание ИФВЭ-ОИЯИ

24

Наладочные и тестовые работы

Регулярные сеансы. Каждый сеанс – очередной этап

Системы управления и диагностика

Проектирование и работы по новым: линаку, бустеру, ВЧ-станциям, поляризованному источнику.

ВСЕГО (2007-2010): материалы и оборудование: …… k$ оплата работ + договора: …… k$

Ремонтно-строительные работы

Новый источник КРИОН-6Т

Модернизация системы питания

Модернизация криогеники

Модернизация ВЧ системы

Модернизация вакуумной системы

Каналы вывода

Радиационная защита

14 февраля 2008

совещание ИФВЭ-ОИЯИ

25

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)

Новый инжекционный комплекс: новый источник (KRION) - разрабатывается совершенствование ВЧ системы – начаты работы новый 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.

Сотрудничество с российскими центрами ИФВЭ, ИЯИ РАН, ИЯФ СО РАН

14 февраля 2008

совещание ИФВЭ-ОИЯИ

26

Структурные и административные реформы

Создано 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

27

Заключение

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

14 февраля 2008

совещание ИФВЭ-ОИЯИ

28

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

14 февраля 2008

совещание ИФВЭ-ОИЯИ

29

14 февраля 2008

совещание ИФВЭ-ОИЯИ

30