20 T 混合加速器偶极磁体的概念设计
加速器物理
2023-05-03 v1
摘要
混合磁体目前正被考虑作为面向下一代粒子加速器的 20 T 偶极磁体的一种经济可行方案。在这些磁体中，高温超导（HTS）材料用于线圈高场区的所谓插入线圈，而低温超导（LTS）材料如 Nb3Sn 和 Nb-Ti 超导体用于较低场区的所谓外插线圈。混合方案的吸引力在于：一方面，20 T 场强超出了加速器磁体 Nb3Sn 的 15-16 T 实用极限，只能借助 HTS 材料实现；另一方面，与 LTS 超导体相比 HTS 超导体的高成本使得探索一种使线圈中 HTS 部分最小化的混合途径具有优势。本文概述了旨在 50 mm 净孔径中产生 20 T 场强的不同设计方案。所研究的线圈布局包括 Cos-theta 设计（CT）及其降低导体峰值应力的变体，即斜置 Cos-theta 设计（CCT）和应力管理 Cos-theta 设计（SMCT），此外还包括块型设计（BL，含一种应力管理形式）和公共线圈设计（CC）。讨论了磁体与机械分析结果，重点比较了各方案在超导材料用量、场品质、导体峰值应力和失超保护方面的差异。
引用
@article{arxiv.2302.04940,
title = {Conceptual design of 20 T hybrid accelerator dipole magnets},
author = {P. Ferracin and G. Ambrosio and M. Anerella and D. Arbelaez and L. Brouwer and E. Barzi and L. Cooley and J. Cozzolino and L. Garcia Fajardo and R. Gupta and M. Juchno and V. V. Kashikhin and F. Kurian and V. Marinozzi and I. Novitski and E. Rochepault and J. Stern and G. Vallone and B. Yahia and A. V. Zlobin},
journal= {arXiv preprint arXiv:2302.04940},
year = {2023}
}