Ускорительный отдел Г. Ф. Михеев Г ТЧИН 2010 А А Изохронный циклотрон Н - -ионов, 80 Мэв, 100мкА

Циклотрон Ц-80

Составные части Ц-80 3D-модель сборки Ц-80 (Autodesk® Inventor) Кучер С.Е.

Электромагнит, гидроподъём Электромагнит, гидроподъём Основные параметры: o Габариты: 5,7*2,6*3,4 м 3 o Масса: 250 т o Диаметр полюса: 2,05 м o Зазор долина/холм: 386/146мм o Число секторов: 4 o Поле в центре: 1,352 Тл; Н/Н=8,5% ΔН/Н=8,5% o Ток осн. обмотки: 784 А o Вес обмотки: 17 т o Мощность: 120кВт o Высота подъема : Δh max =450 мм Δh max =450 мм 0,00,5 1,0 2,0 3,02,5 1,5 1,0 0,5 2,0 Z, м R, м -Δ=10см - Δ=25см +Δ=30см Φ=25см Оптимизациямагнитопровода

Секторные накладки Основные параметры: o Высота сектора -90 мм, o Высота накладок (max)- 18 мм, o Угол спиральности – 65 0, o Флаттер F 0,025 5мм 9мм

Секторные накладки

Корректирующие катушки Основные параметры: Число катушек 4*4*2=32 шт Число катушек 4*4*2=32 шт Ток катушек -20 А (24 шт) Ток катушек -20 А (24 шт) 40 А (8 шт) 40 А (8 шт) Число источников питания – 20шт Число источников питания – 20шт ΔI/I10 -4 ΔI/I10 -4 Алгоритм управления Алгоритм управления

Вакуумная камера окна-фланцы крепления крышка обечайка Основные параметры: р = торр р = торр V = 2,3 м 3 V = 2,3 м 3 D = 3,1 м D = 3,1 м Крепеж: 2*90 шт 2*90 шт 2*8 шт 2*8 шт

ВЧ - ускоряющая система

U=60 кВ; Р=40кВт f 0 =41,2МГц; λ=7,28м

ВЧ- резонансная система (правая половина) f 0 =41,2 МГц U = 60 кВ Pг в ч=2*40 кВт ΔE=240 кэВ/оборот Р = 2*20 кВт Q = 6700 ty=10 -5 c, n=400 обор ISFEL-3D (6,2*10 6 )

Система аксиальной инжекции электромагнит соленоид банчер соленоид узел сильфонный патрубок источник ионов камера насос металлорукав спиральный инфлектор ионопровод

Система аксиальной инжекции (тракт транспортировки) Соленоид Патрубок Инфлектор спиральный Медианная плоскость Фокусирующиеэлектромагниты ВЧ банчер Узел сильфонный Соленоид Ионный источник

Эскиз спирального инфлектора 1 (-14 кВ) 2 (+14 кВ) 3 1 (-14 кВ) 3 ΔSΔSΔSΔS ΔSΔSΔSΔS Составные части: 1.верхний электрод (-), 2.нижний электрод (+), 3. керамическое основание с держателями электродов 4.стойка 4 4 Н.К.Абросимов, Е.М.Иванов

Спиральный инфлектор конструкция спирального инфлектора экран инфлектора расположение экрана спирального инфлектора между дуантами

Конструкция спирального инфлектора

Система электропитания Ц-80 Электромагнит 1200А; 220В; 260кВт; 100А; 35В; 3,5кВт 100А; 35В; 3,5кВт ΔI/I=5*10 -6, Brucker Гарм. катушки коррекции (1,8+2)кВт, 20-10А, ΔI/I=10 -4, Алгоритм упр. Brucker ВЧ-система f 0 =41,2МГц; Δf/f=10 -7 U=60кВ; 40/80кВт; Δφ=±0,5, Fillips Тракты трансп 3канала, ~45м; Согл.М, 2повор.М, Квадр.Л., М-корр., проф.,Фарадей;2 ТМН; НИИЭФА-Brucker НИИЭФА-Brucker Силовой Щит 380//220; Стойки пит; Стабилизатор ΔU/U=10 -2,Земляная автономная шина, Аварийное аккум. пит САИИонн.ист.-3,5кВ; 2магнит-корр; 2соленоида, 800В*10А ВЧ-банчер, Инфл.±10кВ, ГВЧ (Н 2 ); 2ТМН 500кВт/200кВт Пульт Ц-80 2PC; Profibus; Сеть Ethernet; Система АСУ и АСК; Стойки связи; Ц-80C-230CЦ Вывод Н МэВ Перезаряд на С ΔR=±0,5мм, 4 фольги Биозащита Радиац.контроль; Датчики Местный отсос; Пневмонопочта; Свето-звуковая сигнал; Воздухообмен- 10 1/ час разрежение(5торр) СЦ-1000 Пробники 3диагн, 2 штатн. 400Вт; (1/20); Н 2 О; (ΔZ,ΔR,Δn,I),ΔR=±0,5мм Шаг. двигатели Стойки питания и упр. Драйверы Сист. водоохл. 2 х -контурная Теплообменник Термостаб. 25 С; ±1 Giller- 300кВт Ионообм. очистка ВентиляцияПриточная;Вытяжка;Кондиционеры; Отсос от мишеней; Сжат.воздух; Пневмопочта Вак. откачка торр, 2 криог.н., 8 ТМН, Фор. Насосы, Быстрод.затворы 8кВт

66 млн. руб. 66 млн. руб. Закупки(за рубежом) 1. Электропитание Ц-80 (17,97) (Bruker,Фр.) 2. ВЧ-Ген-р, усил. мощн.(18,23) (Coaxial,Англ.) 3. Подъемники (16,48) (Manex,Чехия) 4. Вак. насосы и оборуд. (6,86) (VAT,Швейц.) (Bruker,Фр.) 5. Соглас. магнит (6,45) (Bruker,Фр.) 6. Ист. пит. САИ (Spellman, США) Тендер на изготовление Ц-80 выигран НИИЭФА – 285 млн. руб. 1. Система автоматизации через ПК 2. Система транспорт. пучка 3. Система водян. охлаждения 70 млн. руб. НИИЭФА 1. Коррекция Тех.Проекта (10,7) 2. Вакуумная камера (25,54) 3. Система акс. инжекции (9,35) 4. Резонансная система (6,26) 5. Пробники, стриппер (7,85) ПЛАН-ГРАФИК РЕАЛИЗАЦИИ ПРОЕКТА Ц Заводские испытания (10,5) 5.Монтаж, наладка всего Ц-80 (35) Осталось на 2-ой этап млн. руб. Этап 2010 года – 150 млн. руб.

Работы, выполняемые в УО согласно плану-графику Закончить формирование магнитного поля (июль 2011 г.) Закончить расчет и конструкцию выводной системы (июль 2011 г.) Конструирование подъемников для магнита (март 2011 г.) Подготовка помещений и электронных версий чертежей зданий Авторский надзор и участие в реализации Проекта Ц-80 Проект С-230. Технико-экономическое обоснование. Создание Тех. Проекта. Совместно с ИЯФ СО РАН (Новосибирск).

Формирование магнитного поля Ц-80 Формирование магнитного поля Ц-80 18мм 90мм Долин ные шимы Требования: Е=80 Мэв; изохронность; Z-фокусировка; электродиссоциация < 5% Требования: Е=80 Мэв; изохронность; Z-фокусировка; электродиссоциация < 5% Поиск оптим. варианта шимм Поиск оптим. варианта шимм Метод: 3D – MERMAID изготовление и монтаж шимм магнитные измерения Метод: 3D – MERMAID изготовление и монтаж шимм магнитные измерения Г.А.Рябов, С.А.Артамонов, В.А. Елисеев Источники питания Источники питания Ц-80: В.И.Юрченко, корр.обмотки(20шт): А.С.Покровский, Холл-стаб: Г.И.Горкин Измерения: А.Н.Чернов, М.В.Чернова, Измерения: А.Н.Чернов, М.В.Чернова,Д.А.Амерканов

Топография магнитного поля Топография магнитного поля В в центре -1,352 Тл 3D - MERMAID С.А. Артамонов

Частоты радиальных и вертикальных бетатронных колебаний Трудности при формировании магнитного поля связаны с предельными параметрами Проекта: 80МэВ при D=2м С.А.Артамонов

Система вывода Н + Основные параметры: k =100%k =100% Т жизни =2000*3 часов(?)Т жизни =2000*3 часов(?) ΔЕ = МэВΔЕ = МэВ ΔR = 0,65-1,0 мΔR = 0,65-1,0 м τ = нсτ = нс Т = 24,3 нсТ = 24,3 нс

Система вывода Н + Определены : Выводное окно и стриппер Траектории движения после перезарядки Согласование с трактом Параметры магнит- корректора с Z- фокусировкой Конструкция пробника Г.А.Рябов, А.Н..Чернов θ 1 =26 o, θ 2 =19,5 o

Публикации по Ц-80 – 2010г. 1) 1) D.M.Seliverstov, N.K.Abrossimov, M.V.Chernova, E.M.Ivanov, G.A.Riabov. Presents status of the PNPI Medicine Center on the Base of 1000 MeV Proton Synchrocyclotron and Constructed 80 MeV Cyclotron for I=100 mkA and the Development program. CERN-Switzerland. Physics for Health in Europe Workshop 2-4 February 2010, 2010, Abstract ID:127, p ) 2)С.А.Артамонов, Н.К.Абросимов, В.А.Елисеев, Г.А.Рябов. Оптимизация магнитной структуры Ц-80 на основе прецизионных пространственных моделей. 15 International workshops: Beam Dynamics & Optimization – BDO2010, June 28-30, 2010, St.-Petersburg, Russia. Program and Abstracts, p ) 3)С.Е.Кучер, Н.К.Абросимов. Обработка данных магнитных измерений при формировании магнитного поля Гатчинского изохронного циклотрона (ГИЦ-80), проектируемого для медицинского комплекса. Конференция по физике и астрономии для молодых ученых С.-Петербурга и Северо-Запада, Физика. СПб окт г. Тезисы докладов. С. - Петербург, Политехнический Университет, 2010, с ) 4)С.Е.Кучер, Н.К.Абросимов, С.И.Воробьев, Г.А.Рябов. Сглаживание и дифференцирование экспериментально измеренного распределения магнитного поля в зазоре электромагнита циклотрона. Письма в ЖТФ, 2010, т. 36, вып. 6, С. Петербург, с

5)Н.К.Абросимов, С.А.Артамонов, В.А.Елисеев, С.Е.Кучер, Г.А.Рябов, А.Н.Чернов. Вывод пучка из H¯- циклотрона методом перезарядки. Сообщение ПИЯФ РАН, 2010, 15 с. 6) Н.К.Абросимов, Г.А.Рябов, А.Н.Чернов. Простой алгоритм расчета оптики пучков в изохронном циклотроне. (Программа «Орбита-1»). Сообщение ПИЯФ РАН,, 2010, 20 с. Публикации по Ц-80 – 2010г. (продолжение) Всего 70 публикаций по теме Ц-80 и 1 авт.свид. на изобретение

Проблемы УО - ПИЯФ 1)2-ой фин. транш для Ц-80 (150млн руб) 2)Офтальмологический центр ( ) 3)Центр производства изотопов ( ) 4)Кадры ( человек)

Основные участники разработки Ц-80 Руководители: д.т.н. Н.К.Абросимов, Руководители: д.т.н. Н.К.Абросимов, к.т.н. Г.А.Рябов, гл. инж. УК Е.М.Иванов к.т.н. Г.А.Рябов, гл. инж. УК Е.М.Иванов В конструировании Ц-80 принимали участие: В конструировании Ц-80 принимали участие: С.А. Артамонов, Г.И.Горкин, В.П. Гресь, В.А.Елисеев, С.А. Артамонов, Г.И.Горкин, В.П. Гресь, В.А.Елисеев, А.Г. Котов, Б.Б. Токарев, Ю.Т. Миронов, Г.Ф. Михеев, И.А.Петров, А.С. Покровский, В.А. Смолин, В.И. Юрченко А.Г. Котов, Б.Б. Токарев, Ю.Т. Миронов, Г.Ф. Михеев, И.А.Петров, А.С. Покровский, В.А. Смолин, В.И. Юрченко Молодые кадры: С.Е.Кучер, А.Н.Чернов, М.В.Чернова, Д.А.Амерканов Молодые кадры: С.Е.Кучер, А.Н.Чернов, М.В.Чернова, Д.А.Амерканов от НИИЭФА : от НИИЭФА : Руководитель проекта: зам. дир. НИИЭФА, д.ф-м.н. Ю.Н. Гавриш, Ведущие исполнители: к.т.н. В.Г. Мудролюбов, гл. констр. П.В. Богданов гл. констр. П.В. Богданов