基于高温超导的快速循环加速器磁体：由中微子物理与缪子对撞机需求驱动的可行性研究与就绪度演示计划
加速器物理
2022-03-15 v1
摘要
开发高能效快速循环加速器磁体对下一代用于中微子研究的质子快速循环同步加速器（RCS）和未来缪子对撞机的增强加速器至关重要。我们看到一个独特机遇，可基于高温超导体（HTS）构建此类磁体。除在相对较高温度下超导外，稀土 HTS 带材相比低温 NbTi 超导电缆显示出极小的交流损耗。近期对基于 HTS 的 0.5 m 长双孔超导加速器磁体的测试显示，在 10 Hz 重复频率和 0.5 T 磁场跨度下实现了约 300 T/s 的创纪录高 dB/dt 斜坡率。在 0.003 K 误差内未观测到 6 K 冷却氦的温度上升，将磁体导体线圈的低温功率损耗上限设定为小于 0.2 W/m。基于此结果，我们勾勒了该测试磁体设计升级至 2 T 磁场（10 mm 束流间隙）且 dB/dt 斜坡率高达 1000 T/s 的可能方案。该短样磁体的功率测试结果将用于推算低温与电功率损耗随磁体磁场和 dB/dt 斜坡率的变化关系。随后这些推算将按比例缩放至质子与缪子 RCS 加速器预期的磁体束流间隙与磁场范围。我们邀请合作者加入这些研究，并呼吁支持一项 R&D 计划，旨在到 2028 年通过对基于 HTS 的快速循环加速器磁体长原型的设计、建造和功率测试，全面演示该方法。
引用
@article{arxiv.2203.06253,
title = {Fast cycling HTS based superconducting accelerator magnets: Feasibility study and readiness demonstration program driven by neutrino physics and muon collider needs},
author = {Henryk Piekarz and Bradley Claypool and Steven Hays and Matthew Kufer and Vladimir Shiltsev and Alexander Zlobin and Lucio Rossi},
journal= {arXiv preprint arXiv:2203.06253},
year = {2022}
}
备注
Submitted to the Proceeding of Snowmass 2021 (Accelerator Frontier)