Обоснован выбор перспективных направлений в создании базовой ускорительной установки ННЦ ХФТИ по ядерной физике и физике высоких энергий. Приведен обзор работающих электронных ускорителей с непрерывным пучком, используемых в мире для исследований по ядерной физике, а также новейших технологических достижений в области ускорения непрерывных пучков электронов. Предложена методика оценки возможной стоимости установки с энергией около 400 МэВ и с непрерывным пучком для исследований, связанных с ядерной, нейтронной и физикой высоких энергий.

Получены аналоги уравнения Лагранжа для частиц, эволюция которых происходит в пространстве фрактальной размерности. Рассмотрен случай, когда пространство образовано множеством материальных точек (так называемый фрактальный континуум). Предложен для рассмотрения обобщенный принцип наименьшего действия, посредством которого получено уравнение Лагранжа. Получено в терминах лабораторной системы координат выражение функции Лагранжа свободной частицы, движение которой происходит в самоподобном пространстве нецелочисленной размерности. В отличие от классики, имеется зависимость от радиуса-вектора лабораторной системы отсчета и размерности фрактального континуума.

Получено выражение для критической части давления в переменных плотность - температура на основе масштабного уравнения состояния. Уравнение содержит две не универсальные константы, которые конкретизируются путем апелляции к экспериментальным данным для конкретных веществ. В качестве примера рассмотрено уравнение состояния для меди.

В последнее время активно обсуждаются возможности создания установок с подкритическими реакторами, управляемыми ускорителями частиц. На начальной стадии этих исследований наиболее целесообразно использовать ускорители электронов, поскольку стоимость такой установки будет значительно меньше, чем при использовании протонных пучков. При этом можно будет изучать все физические процессы, происходящие при совместной работе ускорителя и подкритической сборки. Рассмотрен специальный режим работы рециркулятора "SALO" в составе модели будущих энергетических установок. Описан канал транспортировки пучка к мишени и требования к стабильности параметров пучка на нейтронопроизводящей мишени. Приведены несколько вариантов конструкции подкритической сборки на основе низкообогащенного урана.

Рассмотрена возможность создания в ННЦ ХФТИ электронного ускорителя с нейтронообразующей мишенью (драйвера) для управления подкритической сборкой, использующего сверхпроводящую ускоряющую структуру TESLA. Первый вариант предполагает использование в качестве драйвера части оборудования разрабатываемого проекта ускорительного комплекса SALO. Использована сверхпроводящая ВЧ пушка, канал транспортировки и инжекции пучка в ускоряющую структуру, шесть ускоряющих модулей и магнитная система первой арки рециркулятора. Предполагается получить пучок с энергией 130 МэВ и средней мощностью в пучке 130 кВт. Рассмотрены возможные каналы вывода пучка на подкритическую сборку. Проанализированы варианты фокусировки пучка на мишени. Второй вариант предполагает создание линейного сверхпроводящего ускорителя с выводом пучка в существующий зал, где можно разместить подкритическую сборку. Этот вариант позволяет полностью исключить капитальное строительство, что существенно уменьшит стоимость установки.

Приведено расположение планируемых экспериментальных физических установок, использующих пучки рециркулятора SALO - базовой установки ИЯФиВЭ ННЦ ХФТИ. Исходя из предложенной программы исследований, сформулированы требования к параметрам пучка, выводимого на экспериментальные установки. Выбраны магнитооптические структуры каналов вывода пучка из рециркулятора, обеспечивающие требуемые параметры пучка на физических мишенях. Приведены рассчитанные для этих каналов огибающие пучка и исследовано влияние погрешности ввода пучка в пучковые линии на отклонение его от идеальной траектории.

Розглянуто можливість використання надпровідного лінійного прискорювача електронів як драйвера для створення прототипу майбутніх ядерних енергетичних установок із керованими підкритичними збірками. Прискорювач буде працювати в безперервному режимі з максимальною частотою повторення імпульсів 13 МГц. Максимальна енергія електронів у пучку становить 130 МеВ, середній струм - біля 1 мА. Для одного з можливих варіантів підкритичної збірки за допомогою програми SCALE5 (ORNL, США) та розробленої в ННЦ ХФТІ на базі пакета Geant4 програми RaT 3.0 розраховано нейтронні поля, які утворюються в нейтроностворювальній мішені, активній зоні та рефлекторі збірки за енергії електронів 100 МеВ.

Обсуждена концепция выбора магнитооптической системы рециркулятора SALO с точки зрения оптимизации допусков на точность юстировки магнитных элементов и оптимизации системы коррекции положения пучка. Выбран блочно-индивидуальный метод юстировки магнитных элементов. Путем численного моделирования выбрана система коррекции и исследована ее эффективность. Приведены значения допусков на точность юстировки магнитных элементов и требования к параметрам системы индикации положения пучка.

Отмечено, что проект включает в себя электромагнитную систему двух колец рециркуляции и систему инжекции пучка. Для создания первого кольца рециркуляции предполагается использовать 10 дипольных и 12 квадрупольных магнитов накопительного кольца EUTERPE, переданных ННЦ ХФТИ Эндховенским техническим университетом. При выборе конструкции дипольного магнита второго кольца рециркулятора и других магнитных элементов использовано трехмерное моделирование поля. Для второго кольца разработана конструкция квадруполи с градиентом 26 т/м. Всего на кольце размещены четыре таких квадруполи. Семь дипольных магнитов и 13 квадруполей размещены в тракте инжекции пучка в ускоряющую систему. Некоторое количество этих квадруполей можно использовать в каналах вывода пучка на мишени. Для изменения положения пучка разработаны корректоры, позволяющие изменять траекторию пучка в вертикальной и горизонтальной плоскостях.

По данным измерений характеристик магнитного поля дипольных магнитов (ДМ) EUTERPE [1] вычислены ожидаемые характеристики проектируемых ДМ рециркулятора SALO [2]. Методом математического моделирования c учетом ожидаемых характеристик ДМ исследовано влияние геометрических аберраций на параметры пучка в рециркуляторе SALO и в точке вывода его с максимальной энергией. Сравнены результаты, полученные с помощью вычислительной программы TRANSPORT для различных порядков вычислений, с результатами вычислений по траекториям частиц с помощью программы MAD-X для идеальной и неидеальной магнитооптической системы.

Рассмотрено состояние исследований взаимодействия электронных пучков с подкритическими сборками. Приведены параметры электронных ускорителей, используемых в экспериментах. В связи с увеличением проектных мощностей электронных пучков до 100 кВт наибольшим нагрузкам будут подвергаться выходные окна ускорителей и конструкция нейтронообразующей мишени. Одним из важных механизмов разрушения является возбуждение термоакустических колебаний в материалах при прохождении мощных электронных пучков через эти конструкции. Оценено влияние термоакустических напряжений на прочность элементов конверторов подкритических сборок.

Індекс рубрикатора НБУВ: Р364

Рубрики:

Іонізуюче випромінювання у діагностиці

Шифр НБУВ: Ж29137 Пошук видання у каталогах НБУВ 

Изложены результаты исследований по созданию проекта ускорительного комплекса с энергией до 730 МэВ с непрерывным пучком электронов для работ по физике высоких энергий и ядерной физике. Выбраны технологические и схемные решения для инжекторов и высокочастотной системы комплекса. Обоснован выбор магнитооптической схемы рециркулятора и каналов вывода пучка. Рассмотрены возможности использования комплекса для создания пучков нейтронов, лазера на свободных электронах, а также производства изотопов для радиационной диагностики.

Індекс рубрикатора НБУВ: В381.045

Шифр НБУВ: Ж43925 Пошук видання у каталогах НБУВ