[논문 리뷰] Status and Plans for a Superconducting RF Accelerator Test Facility at Fermilab

J. Leibfritz, R. Andrews외 14명|arXiv (Cornell University)|2013. 01. 29.

Superconducting Materials and Applications참고 문헌 7인용 수 9

한 줄 요약

이 논문은 ILC 유형의 크라이오모듈을 사용하는 750-MeV 전자 빔 시설인 페르미랩의 고급 초전도 테스트 가속기(Advanced Superconducting Test Accelerator, ASTA)의 설계, 건설 및 운영 계획을 상세히 기술한다. 이 시설은 향후 1.5 GeV로 업그레이드 가능한 설계를 갖추고 있으며, 향후 ILC 및 Project-X 프로젝트를 위한 초전도 RF 구성 요소, RF 파wr 시스템, 진단 장치 및 제어 시스템의 테스트를 지원한다. 주요 시설 주변에 전용 크라이오플랜트와 테스트 스탠드가 별도로 건설되었다.

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.

연구 동기 및 목표

• 향후 ILC 및 Project-X와 같은 가속기 프로젝트에 필수적인 초전도 RF(SRF) 구성 요소 및 시스템을 위한 전용 테스트 시설을 구축하기 위해.
• 실제 조건에서 초전도 RF 크라이오모듈, RF 파워 시스템 및 빔 진단 장치의 통합 테스트가 가능하도록 하기 위해.
• 기존 뉴 뮤온 랩(NML) 건물을 현대적인 가속기 테스트 시설로 개조하여 고에너지 및 고출력 능력을 갖춘 시설로 전환하기 위해.
• 차세대 SRF 가속기용 제어 시스템 및 측정 장치의 개발과 검증을 지원하기 위해.
• 장기적인 초전도 가속기 기술 연구개발을 위해 인접한 크라이오플랜트와 테스트 스탠드를 갖춘 확장 가능한 인프라를 제공하기 위해.

제안 방법

• 가속기 및 빔라인을 수용하기 위해 기존의 뉴 뮤온 랩(NML) 건물을 ASTA 시설로 전환하는 것.
• 초기 750-MeV 운용을 가능하게 하기 위해 TTF 또는 ILC 유형의 크라이오모듈 3개를 통합하는 것.
• 다양한 빔 실험과 진단 테스트를 지원하기 위해 다수의 후속 빔라인 설계.
• 전용 크라이오제닉 플랜트와 다수의 SRF 크라이오모듈 테스트 스탠드를 수용하기 위해 주 시설 인근에 신규 건물 2栋을 건설하는 것.
• 최대 빔 강도에서 안전하게 운영할 수 있도록 고출력 빔 덤프를 구현하는 것.
• 향후 대규모 가속기 프로젝트와의 호환성을 보장하기 위해 표준화된 ILC 유형의 구성 요소를 사용하는 것.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 페르미랩에서 고강도, 고에너지 초전도 RF 테스트 시설을 최적의 구성으로 설계하는 방법은 무엇인가?
• RQ2 모듈식이고 확장 가능한 설계는 현재와 미래의 SRF 가속기 연구개발 요구사항을 어떻게 충족시킬 수 있는가?
• RQ3 한 곳의 시설에서 크라이오모듈, RF 시스템 및 진단 장치의 통합 테스트를 가능하게 하기 위해 필요한 인프라는 무엇인가?
• RQ4 시스템의 신뢰성과 안전성을 유지하면서 빔 에너지를 750 MeV에서 1.5 GeV로 업그레이드하는 방법은 무엇인가?
• RQ5 전용 크라이오플랜트와 테스트 스탠드는 SRF 구성 요소의 지속적인 개발을 어떻게 지원하는가?

주요 결과

• ASTA 시설은 기존의 뉴 뮤온 랩(NML) 건물에 건설 중이며, 초기 빔 에너지는 ILC 유형의 크라이오모듈 3개를 사용해 750 MeV로 구현된다.
• 시설의 확장이 완료되어 향후 총 빔 에너지를 1.5 GeV로 업그레이드할 수 있게 되었다.
• ASTA 시설 인근에 전용 크라이오제닉 플랜트와 다수의 SRF 크라이오모듈 테스트 스탠드를 수용하기 위한 신규 건물 2栋이 건설되었다.
• 이 시설은 향후 가속기용 SRF 구성 요소, RF 파워 시스템, 측정 장치 및 제어 시스템의 종합적 테스트를 지원한다.
• ASTA 시설은 ILC 빔 강도 수준에서의 빔 테스트를 지원하도록 설계되어 주요 국제 프로젝트와의 호환성을 확보한다.
• 빔라인, 진단 장치 및 고출력 빔 덤프의 통합은 고도의 연구개발을 위한 안전하고 다용도의 운영을 가능하게 한다.