[論文レビュー] Status and Plans for a Superconducting RF Accelerator Test Facility at Fermilab

J. Leibfritz, R. Andrews+14 more|arXiv (Cornell University)|Jan 29, 2013

Superconducting Materials and Applications参考文献 7被引用数 9

ひとこと要約

この論文は、フェルミラブの高度超伝導型テスト加速器（ASTA）の設計、建設、運用計画について詳述している。750-MeVの電子ビーム施設であり、ILCタイプの冷媒モジュールを用い、将来的に1.5 GeVへアップグレード可能である。この施設は、将来のILCやProject-Xプロジェクトに向けた超伝導RF部品、RFパワー系、診断技術、制御系のテストを支援するもので、本施設に隣接して専用冷媒プラントとテストスタンドが建設されている。

ABSTRACT

The Advanced Superconducting Test Acccelerator (ASTA) is being constructed at Fermilab. The existing New Muon Lab (NML) building is being converted for this facility. The accelerator will consist of an electron gun, injector, beam acceleration section consisting of 3 TTF-type or ILC-type cryomodules, multiple downstream beamlines for testing diagnostics and conducting various beam tests, and a high power beam dump. When completed, it is envisioned that this facility will initially be capable of generating a 750-MeV electron beam with ILC beam intensity. An expansion of this facility was recently completed that will provide the capability to upgrade the accelerator to a total beam energy of 1.5-GeV. Two new buildings were also constructed adjacent to the ASTA facility to house a new cryogenic plant and multiple superconducting RF (SRF) cryomodule test stands. In addition to testing accelerator components, this facility will be used to test RF power systems, instrumentation, and control systems for future SRF accelerators such as the ILC and Project-X. This paper describes the current status and overall plans for this facility.

研究の動機と目的

• 将来の加速器プロジェクト（ILC や Project-X など）に不可欠な超伝導RF（SRF）部品およびシステムの専用テスト施設を整備すること。
• 実際の状況に近い条件下で、SRF冷媒モジュール、RFパワー系、ビーム診断技術を統合的にテストする必要性に対応すること。
• 既存のニューミュオンラボ（New Muon Lab）建物を、高エネルギー・高出力能力を備えた近代的な加速器テスト施設へと改造すること。
• 次世代SRF加速器に向けた制御系および計測技術の開発と検証を支援すること。
• 長期的な超伝導加速器技術の研究開発を可能とする、隣接する冷媒プラントおよびテストスタンドを備えたスケーラブルなインfraストラクチャを提供すること。

提案手法

• 加速器およびビームラインを収容するため、既存のニューミュオンラボ（NML）建物をASTA施設へと変換すること。
• 初期段階での750-MeV運用を可能とするために、3つのTTFまたはILCタイプの冷媒モジュールを統合すること。
• 診断テストおよびさまざまなビーム実験を支援するための複数の下流ビームラインを設計すること。
• 専用冷媒プラントおよび複数のSRF冷媒モジュールテストスタンドを収容するため、2つの新しい隣接建物を建設すること。
• 全ビーム強度での安全な運用を可能とする高出力ビームダンプの実装。
• 将来の大規模加速器プロジェクトと互換性を持つように、標準化されたILCタイプの部品を採用すること。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 フェルミラブに設置する高強度・高エネルギー超伝導RFテスト施設の最適な構成は何か？
• RQ2 モジュラーかつスケーラブルな設計は、現在および将来のSRF加速器研究開発ニーズをどのように満たせるか？
• RQ3 1つの施設内で冷媒モジュール、RFシステム、診断技術を統合的にテスト可能にするために必要なインfraストラクチャは何か？
• RQ4 750 MeVから1.5 GeVへのビームエネルギーのアップグレードは、システムの信頼性と安全性を損なわずに行えるか？
• RQ5 専用冷媒プラントおよびテストスタンドが、SRF部品の継続的開発をどのように可能にするか？

主な発見

• ASTA施設は、変換されたニューミュオンラボ建物に建設されており、初期のビームエネルギー能力は3つのILCタイプ冷媒モジュールを用いて750 MeVである。
• 施設の拡張が完了し、将来の合計ビームエネルギー1.5 GeVへのアップグレードが可能となった。
• ASTAに隣接して、専用冷媒プラントおよび複数のSRF冷媒モジュールテストスタンドを収容する2つの新築建物が建設された。
• 施設は、将来の加速器向けに超伝導RF部品、RFパワー系、計測機器、制御系の包括的テストを支援する。
• ASTA施設は、ILCのビーム強度レベルでのビームテストを支援する設計となっており、国際的な主要プロジェクトと互換性がある。
• ビームライン、診断技術、高出力ビームダンプの統合により、高度な研究開発に適した安全かつ多様な運用が可能である。