Accelerating structure with combined radio-frequency focusing for acceleration of heavy ions A/q ≤ 20 to energy 1 MeV/u

A general arrangement of initial part for multicharged ion linac (MILAC) with two-segment accelerating structure has been developed. The first segment, an interdigital H-type (IH) accelerating structure with radio-frequency quadrupole (RFQ) focusing provides ion acceleration from 6 up to 100 keV/u with high capture efficiency of injected ions. The second segment consisting of IH accelerating structure based on a combination of alternating phase and quadrupole radio-frequency focusing (CRFF) delivers radial-phase stability to ion acceleration from 100 up to 975 keV/u.Розроблено загальну схему початкової частини лінійного прискорювача багатозарядних іонів (ЛПБЗІ), прискорююча структура якого складається з двох ділянок. На першій ділянці прискорення іонів від (6 до 100 кеВ/нукл.) високе захоплення в процес прискорення інжектованих іонів забезпечить зустрічно-штирьова (IH) прискорююча структура з просторово однорідним квадрупольним фокусуванням (ПОКФ), на другій ділянці (від 100 до 975 кеВ/нукл.) радіально-фазова стійкість іонів досягається за допомогою IHприскорюючої структури на основі комбінації змінно-фазового та квадрупольного високочастотного фокусувань (КВЧФ).Разработана общая схема начальной части линейного ускорителя многозарядных ионов (ЛУМЗИ), ускоряющая структура которой состоит из двух участков. На первом участке ускорения ионов (от 6 до 100 кэВ/нукл.) высокий захват в процесс ускорения инжектированных ионов обеспечит встречно-штыревая (IH) ускоряющая структура с пространственно однородной квадрупольной фокусировкой (ПОКФ), на втором участке (от 100 до 975 кэВ/нукл.) радиально-фазовая устойчивость ионов достигается c помощью IHускоряющей структуры на основе комбинации переменно-фазовой и квадрупольной высокочастотной фокусировок (КВЧФ)

Constructional materials experimental researches on the helium ions linear accelerator

The basic parameters of an irradiation and their registration system for constructional materials irradiated on the helium ions linear accelerator are resulted. Experimental techniques and some researches results of the microscopic, electrophysical, frictional and ultrasonic characteristics of atomic power stations (APS) and fusion reactors (FR) constructional materials irradiated on a linear accelerator of the helium ions with energies 0.12 and 4 MeV are presented.Наведені основні параметри опромінення конструкційних матеріалів, що опромінюються на лінійному прискорювачі іонів гелію, та система реєстрації цих параметрів. Подано експериментальні методики й деякі результати досліджень мікроскопічних, електрофізичних, фрикційних і ультразвукових характеристик конструкційних матеріалів атомних електричних станцій і термоядерних реакторів, що опромінюються на лінійному прискорювачі іонів гелію з енергіями 0,12 і 4 МеВ.Приведены основные параметры облучения конструкционных материалов, облучаемых на линейном ускорителе ионов гелия, и система регистрации этих параметров. Представлены экспериментальные методики и некоторые результаты исследований микроскопических, электрофизических, фрикционных и ультразвуковых характеристик конструкционных материалов атомных электрических станций и термоядерных реакторов, которые облучаются на линейном ускорителе ионов гелия с энергиями 0,12 и 4 МэВ

Experimental research and work development on the helium ions linac

The paper provides a brief summary of the experimental research carried out at the present time at the materials science complex developed at the NSC KIPT. The main directions for the development of the work carried out have been determined. The complex is based on a linear accelerator of helium ions. The features and advantages of the accelerating structure of the accelerator, which is based on the principle of APF, are described. A technique was developed and irradiation of candidate materials for the divertor and the first wall of the TNR was carried out. The damageability of the irradiated samples could create from 3 to 80 dpa.Наведений короткий виклад експериментальних досліджень, проведених на матеріалознавському радіаційному комплексі, розробленому в ННЦ ХФТІ. Комплекс базується на лінійному прискорювачі іонів гелію. Описані особливості та переваги прискорюючої структури, в основу якої покладений принцип зміннофазового фокусування (ЗФФ). Визначені основні напрямки розвитку досліджень. Розроблено методики та проведені опромінення різного типу конструкційних матеріалів та кандидатних матеріалів для дивертора і першої стінки ТЯР. Пошкоджуваність опромінених зразків в експериментах створювалася в межах 3…80 сна.Приведено краткое изложение экспериментальных исследований, проводимых на материаловедческом радиационном комплексе, разработанном в ННЦ ХФТИ. Комплекс базируется на линейном ускорителе ионов гелия. Описаны особенности и преимущества ускоряющей структуры, в основу которой положен принцип переменно-фазовой фокусировки (ПФФ). Определены основные направления развития исследований. Разработаны методики и проведены облучения разного типа конструкционных и кандидатных материалов для дивертора и первой стенки ТЯР. Повреждаемость облученных образцов в экспериментах создавалась в пределах 3…80 сна

Radiation complex on the basis of helium ions linac

The numerical simulation results and experimental investigation of helium ions linear accelerator with output energy 4 MeV and focusing by an RF field are presented. The variant of alternating-phase focusing with a step change in the synchronous phase and increasing amplitude of the RF field in accelerating gaps in the grouping section of the accelerating-focusing tract of the accelerator is used to ensure the radial-phase stability of the accelerated beam. The methods for increasing the accelerated ion beam current, as well as the beam current density on the target, are considered.Представлено результати чисельного та експериментального дослідження лінійного прискорювача іонів гелію з вихідною енергією 4 МеВ і фокусуванням ВЧ-полем. Для забезпечення радіально-фазової стійкості прискореного пучка використано варіант змінно-фазового фокусування з покроковою зміною синхронної фази і наростаючою амплітудою ВЧ-поля в прискорюючих зазорах на групуючій ділянці прискорюючофокусуючого тракту прискорювача. Розглянуто способи збільшення струму прискореного пучка іонів, а також щільності струму пучка на мішені.Приведены результаты численного моделирования и экспериментального исследования линейного ускорителя ионов гелия с выходной энергией 4 МэВ c фокусировкой ВЧ-полем. Для обеспечения радиальнофазовой устойчивости ускоряемого пучка использован вариант переменно-фазовой фокусировки с шаговым изменением синхронной фазы и нарастающей амплитудой ВЧ-поля в ускоряющих зазорах на группирующем участке ускоряюще-фокусирующего тракта ускорителя. Рассмотрены способы увеличения тока ускоряемого пучка ионов, а также плотности тока пучка на мишени

Тhe bunch formation and transport system to the target of the helium ions linac

Ways of the bunch current and density increase at the target on the helium ions linear accelerator NSC “KhIPT” with output energy 4 MeV are considered. Possibility of its transportation with the minimum losses to target complex intended for carrying out of radiating researches is studied. Results of the researches spent on electromagnetic quadrupole lenses of a triplet are presented. Experiments with injected (120 кэВ) and accelerated (4 MeV) bunch of helium ions by means of bunch formation and transport system to a target are made.Розглянуто способи збільшення на мішені струму та щільності пучка, прискореного до 4 МеВ на лінійному прискорювачі іонів гелію ННЦ ХФТІ. Вивчена можливість його транспортування з мінімальними втратами до мішенного комплексу, призначеному для проведення радіаційних досліджень. Подані результати досліджень, що проведені на електромагнітних квадрупольних лінзах триплету. Проведено експерименти з інжектуючим (120 кеВ) і прискореним (4 МеВ) пучками іонів гелію за допомогою системи формування та транспортування пучка до мішені.Рассмотрены способы увеличения на мишени тока и плотности пучка, ускоренного до 4 МэВ на линейном ускорителе ионов гелия ННЦ ХФТИ. Изучена возможность его транспортировки с минимальными потерями к мишенному комплексу, предназначенному для проведения радиационных исследований. Представлены результаты исследований, проведенных на электромагнитных квадрупольных линзах триплета. Проведены эксперименты с инжектируемым (120 кэВ) и ускоренным (4 МэВ) пучками ионов гелия с помощью системы формирования и транспортировки пучка к мишени