Iniettore PIAVE. Augusto Lombardi Iniettore PIAVE 1

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1 Iniettore PIAVE Augusto Lombardi Iniettore PIAVE 1

2 Augusto Lombardi Iniettore PIAVE 2

3 Scopi del nuovo iniettore 1. Masse superiori al 100 AMU 2. Intensità di corrente di fascio 3. Operazione a fascio continuo (fattore di utilizzo duty factor 100%) Scelta del tipo di acceleratore: 1. A temperatura ambiente [GSI] (dissipazione sulle strutture acceleratrici) 2. A Superconduzione (seguendo la tradizione dei linac per ioni pesanti e la tecnologia già sviluppata a Legnaro) 3. Strutture acceleratrici a bassa energia (interdigitali come ad ARGONNE oppure Quadrupoli a Radio-Frequenza RFQ) Augusto Lombardi Iniettore PIAVE 3

4 Potenzialità del complesso acceleratori di Legnaro Le curve del grafico rappresentano le energie possibili per le varie specie atomiche in funzione delle masse degli elementi proiettile. I numeri indicati sono le massime correnti ottenibili sul bersaglio sperimentale in pna. È indicata anche la barriera Coulombiana. Augusto Lombardi Iniettore PIAVE 4

5 E/A [MeV/u] Tandem Tandem+ALPI (G-F) (1-10 pna) PIAVE+ALPI ( pna) PIAVE A Augusto Lombardi Iniettore PIAVE 5

6 Parametri di progetto Accelerare tutte le specie ioniche possibili Rapporto massa/carica da 2 a 8.5 (U massa 238 carica +28) Frequenza di risonanza 80 MHz Energia di ingresso 37.1 kev/u (β=0.0089) Energia di uscita kev/u (β=0.051) Tensione equivalente 9.9 MV Augusto Lombardi Iniettore PIAVE 6

7 Componenti di PIAVE (Positive Ion Accelerator for Very-low Energies) Linea di trasferimento di bassa energia Elementi magnetici, diagnostica e vuoto Risuonatore a tre armoniche ed a temperatura ambiente (40,80 e 120 MHz ) per adattamento longitudinale in ingresso agli RFQ s 2 risuonatori SRFQ s (80 MHz) 8 risuonatoriqwr (80 MHz) Linea di trasferimento di media energia Elementi magnetici, diagnostica e vuoto 2 Risuonatori a temperatura ambiente (80 MHz ) per adattamento longitudinale in ingresso ad ALPI Augusto Lombardi Iniettore PIAVE 7

8 Augusto Lombardi Iniettore PIAVE 8

9 Linea di trasferimento di bassa energia Augusto Lombardi Iniettore PIAVE 9

10 Linea di discesa da livello della ECR al livello ALPI Buncher a tre armoniche Misuratore di emittanza Augusto Lombardi Iniettore PIAVE 10

11 Strutture acceleratrici MHz Augusto Lombardi Iniettore PIAVE 11

12 Quadrupolo a Radio-Frequenza Cavità acceleratrice a quarto d onda Tutte le strutture acceleratrici di PIAVE sono realizzate in niobio in lastra con saldatura a fascio di elettroni in piena penetrazione. (spessore 3mm esternamente bagnate da elio liquido) Augusto Lombardi Iniettore PIAVE 12

13 Struttura SRFQ1 durante il lavaggio ad alta pressione per la pulizia delle superfici indispensabile per avere le migliori caratteristiche superconduttive. Augusto Lombardi Iniettore PIAVE 13

14 Criostato SRFQ s Un criostato per le due strutture RFQ Schermo termico ad 80 K con azoto liquido Serbatoi di elio in titanio Specifiche criogeniche: Stabilità della pressione nei serbatoi di elio Sistema di sfiato in caso di incidente con valvole di sicurezza capaci di tenere la pressione interna minore di.135 Mpa Sistema di drenaggio del gas prodotto nell elettrodo inferiore. Raffreddamento con azoto per i fast tuners Augusto Lombardi Iniettore PIAVE 14

15 Specifiche meccaniche: 1. Allineamento ±.1 mm e ±1 mrad 2. Accessibilità alle componenti rf 3. Affidabilità delle movimentazioni 4. Giuzioni a tenuta da vuoto con variazioni di temperatura K, per vuoti dell ordine di 10-7 mbar a 300 K 5. Minimizzazione del rumore meccanico e della sensibilità alle risonanze fino a circa 120 Hz Augusto Lombardi Iniettore PIAVE 15

16 Disegno tecnico Augusto Lombardi Iniettore PIAVE 16

17 Foto Criostato Augusto Lombardi Iniettore PIAVE 17

18 Criostati QWR Due criostati per le otto QWR Criostati uguali ai basso-β di ALPI. Schermo termico ad elio gas 70 K Nessun super-isolamento termico Augusto Lombardi Iniettore PIAVE 18

19 I due criostati QWR in fase di posizionamento per la realizzazione dei tronconi di collegamento con il sistema di distribuzione di elio liquido e gas. Augusto Lombardi Iniettore PIAVE 19

20 Sistema criogenico Potenza refrigerante richiesta: 215 W a 4.5 K; 500 W a 60/80 K di cui 300 a carico dell azoto liquido e 200 a carico del gas elio Scelte progettuali: Accessibiltà anche durante il funzionamento delle macchine. Utilizzo di valvole criogeniche accessibili e controllabili dall esterno. Ridondanza del 50% in termini di potenza refrigerante Refrigeratore commerciale standard Utilizzo del sistema di recupero di gas elio dell impianto ALPI Utilizzo dell azoto liquido proveniente dal recipiente del sistema di emergenza ALPI Sistema a turbine per limitare le fonti di rumore meccanico Augusto Lombardi Iniettore PIAVE 20

21 Sistema criogenico PIAVE Augusto Lombardi Iniettore PIAVE 21

22 Augusto Lombardi Iniettore PIAVE 22

23 Linea di trasferimento in ALPI Due tripletti magnetici Tre postazioni di misura e controllo del fascio analoghe a quelle di ALPI. Un sistema di deflessione,formato da due magneti a 45 gradi con un quqdrupolo, identico alla L- bend di ALPI. Due risuonatori a temperatura ambiente per l adattamento longitudinale. Augusto Lombardi Iniettore PIAVE 23

24 Linea di trasferimento di alta energia in fase di montaggio vista dalla postazione di misura e controllo del fascio PM8 prima del primo buncher di alta energia nel tunnel PIAVE. Augusto Lombardi Iniettore PIAVE 24

25 Buncher di alta energia Risuonatori in rame funzionanti a 80 MHz in continua raffreddati ad acqua. Tensione tra gli elettrodi di progetto 100 kv con 3.9 kw di potenza dissipata. Amplificatori a triodo in classe AB capaci di 10 kw Augusto Lombardi Iniettore PIAVE 25

26 Sistemi di controllo per l operazione Estensione dei sistemi ALPI Divisione del controllo delle varie componenti, magneti, cavità acceleranti, cavità bunchers, diagnostica, vuoto e criogenia Stessa struttura ed architettura Vuoto comune per la linea di fascio e l isolamento dei criostati Separazione di sicurezza tra l acceleratore e la sorgente con valvola veloce. Nuova console di controllo con calcolatori come quelli di ALPI Augusto Lombardi Iniettore PIAVE 26

27 Conclusioni PIAVE è necessario per massimizzare le potenzialità di ALPI. L acceleratore è innovativo sia per quanto riguarda le strutture acceleranti a bassa energia (SRFQ) sia per la tecnologia utilizzata (niobio il lastra saldata a fascio elettronico). È la realizzazione di struttura con priorità più alta per i Laboratori e deve essere completata entro il 2003 Augusto Lombardi Iniettore PIAVE 27