[论文解读] 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 9

一句话总结

本文详细介绍了费米国家加速器实验室（Fermilab）先进超导测试加速器（ASTA）的设施设计、建造及运行计划。ASTA是一座750 MeV电子束设施，采用国际直线对撞机（ILC）型低温模组，未来可升级至1.5 GeV。该设施支持未来项目（如ILC和Project-X）所需的超导射频（RF）组件、RF功率系统、诊断系统及控制系统的测试，配备专用低温站和测试台，均位于主设施附近。

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.

研究动机与目标

• 建立一个专门用于未来加速器项目（如ILC和Project-X）关键超导射频（SRF）组件与系统的测试设施。
• 解决在真实条件下对SRF低温模组、RF功率系统和束流诊断系统进行集成测试的需求。
• 将现有新缪子实验室（New Muon Lab）建筑改造为具备高束流能量与功率能力的现代化加速器测试设施。
• 支持下一代SRF加速器控制系统的开发与验证。
• 提供可扩展的基础设施，配备邻近的低温站和测试台，以支持超导加速器技术的长期研发。

提出的方法

• 将现有新缪子实验室（NML）建筑改造为ASTA设施，用于容纳加速器与束流线。
• 集成三套TTF或ILC型低温模组以实现束流加速，支持初始750 MeV运行。
• 设计多条下游束流线，以支持诊断测试与各类束流实验。
• 新建两座相邻建筑，用以安置专用低温站和多个SRF低温模组测试台。
• 安装高功率束流终止器，以确保在全束流强度下安全运行。
• 采用标准化的ILC型组件，确保与未来大规模加速器项目的兼容性。

实验结果

研究问题

• RQ1 在费米国家加速器实验室，建设一座高流强、高能量的超导射频测试设施的最优配置是什么？
• RQ2 如何通过模块化与可扩展设计，同时满足当前与未来SRF加速器研发需求？
• RQ3 在单一设施内实现低温模组、RF系统与诊断系统集成测试，需要哪些基础设施支持？
• RQ4 如何在保持系统可靠性与安全性的前提下，将束流能量从750 MeV升级至1.5 GeV？
• RQ5 专用低温站与测试台在此类SRF组件持续研发中发挥何种作用？

主要发现

• ASTA设施正在被建造于改造后的新缪子实验室建筑内，初始束流能量为750 MeV，采用三套ILC型低温模组。
• 设施扩建已完成，为未来升级至总束流能量1.5 GeV提供了支持。
• 已在ASTA邻近新建两座建筑，用以安置专用低温站和多个SRF低温模组测试台。
• 该设施支持对SRF组件、RF功率系统、仪器仪表及控制系统的全面测试，适用于未来加速器项目。
• ASTA设施设计支持ILC束流强度水平的束流测试，确保与主要国际项目的兼容性。
• 通过集成束流线、诊断系统与高功率束流终止器，实现了先进研发所需的高安全性与多功能性运行。