PSI 注入器 II 回旋加速器的强度极限
加速器物理
2018-03-14 v1
摘要
我们研究了 PSI 注入器 II 高强度分离扇等时性回旋加速器在当前构型及拟议升级后的流强极限。加速器驱动的次临界反应堆、中微子与中微子实验以及医用同位素生产均受益于流强的提升，即使仅在约 10% 的水平：PSI 的回旋加速器提供了相关经验。由于空间电荷效应在低束流能量下占主导，注入器至关重要。通过详细的数值模拟理解空间电荷效应和晕的形成，为如何最大化引出流强提供了线索。对一台空间电荷主导的低能高强度（9.5 mA DC）机器进行模拟，且其中心区设有复杂的准直器组来整形束团，并非易事。我们使用 OPAL 代码，这是一种用于大型加速器结构和束线中带电粒子光学计算（包括三维空间电荷）的工具。我们拥有当前生产型注入器 II（运行于 2.2 mA 流强）的精确模型。同时也研究了拟议的未来（升级）回旋加速器构型的简化模型。我们基于所开发的模型，辅以拟合的标度律和测量数据，估算了强度极限。我们得以对束团参数和晕的发展进行比以往任何研究都更详细的分析。优化技术使得模拟设置与注入器 II 参数及测量结果的匹配更为出色。我们表明，在生产构型中，束流流强与束流尺寸的三次方成正比。然而，在更高强度下，四次方标度律拟合更佳，设定了约 3 mA 的极限。若调整准直方案，可产生超过 5 mA 的流强，高于迄今所达到的水平。
引用
@article{arxiv.1707.07970,
title = {Intensity limits of the PSI Injector II cyclotron},
author = {Anna Kolano and Andreas Adelmann and Roger Barlow and Christian Baumgarten},
journal= {arXiv preprint arXiv:1707.07970},
year = {2018}
}