А.В. БУЛАНОВ, С.В. САВИН Научный руководитель – Н.П. СОБЕНИН, д.т.н., профессор

А.В. БУЛАНОВ, С.В. САВИН
Научный руководитель – Н.П. СОБЕНИН, д.т.н., профессор
Национальный исследовательский ядерный университет «МИФИ»
РАСЧЕТ ДИНАМИКИ ЭЛЕКТРОНОВ
В КОМБИНИРОВАННОМ УСКОРИТЕЛЕ
В данный момент линейные ускорители на энергию 10 МэВ широко применимы в металлургии (для выявления дефектов деталей и конструкций), медицине
(для лучевой терапии), в пищевой промышленности (для стерилизации продуктов), в системах безопасности (инспекция грузов). Один из типов линейных ускорителей – комбинированный, состоит из секции, работающей в режиме стоячей
волны, и секции на бегущей волне. Преимущество данного ускорителя над
остальными, состоит в том, что он совмещает в себе достоинства группировки и
фокусировки ВЧ поле в секции на стоячей волне при отсутствии соленоида и достоинства ускорения на бегущей волне, где отсутствует отражённая мощность.
Разработан комбинированный ускоритель на энергию 10 МэВ и ток 0.4
мА, состоящий из двух секций. Первая содержит 3 ячейки БУС, в которых
происходит группировка электронов. Вторая состоит из 42-х ячеек типа
КДВ с магнитной связью, в которых ускорение происходит на бегущей
волне с видом колебаний - 2π/3. Рассчитана динамика электронов с
начальной энергией 30 кэВ, инжектированных из трехэлектродной пушки
[1].
В структуру подается 5.5 МВт мощности на частоте 2856 МГц. Рассчитан и настроен режим, при котором входная мощность использовалась
бы максимально полезно, то есть пучок в группирователе работает как
нагрузка, и в момент пролёта пучка отсутствует отражённая мощность от
БУС, а в секции КДВ-М устанавливается режим бегущей волны. При выбранных параметрах, занесенных в Таблицу 1, был рассчитан ускоритель,
выходные данные которого указаны в Таблице 2.
Таблица 1. Параметры ускорителя
Входная мощность, МВт
5.5
Частота, МГц
2856
Коэф.затухания КДВ-М, 1/м
0.36
Ток инжектора, А
0.4
Таблица 2. Параметры ускоренного пучка
Средняя выходная энергия, МэВ
10
Ток на выходе ускорителя, А
0.25
Мощность пучка, МВт
2.68
Электронный КПД, %
48.8
Коэффициент захвата, %
61.6
Основными параметрами ускоренного пучка являются энергетический
спектр, сечение пучка на выходе, его поперечный и продольный эмиттанс,
данные представлены на рис. 1.
Рис. 1 Энергетический спектр(г), сечение пучка на выходе(в), поперечный(в) и
продольные эмиттансы ускоренного пучка(а и б)
Размеры пучка на выходе в плоскости (x,y) не превышают 3 см в диаметре, а по энергетическому спектру, отклонение энергии частиц от 10
МэВ не превышает 300 кэВ.
Список литературы
1. S.V. Matsievskiy, E.A. Savin «Three Electrode electron gun with the decreased anode
voltage geometry optimization», RuPAC2014, Obninsk, Russia
2. Н.П. Собенин, О.С. Милованов «Техника сверхвысоких частот», Москва, Энергоатомиздат, 2007
3. Вальднер О.А., Власов А.Д., Шальнов А.В., Линейные ускорители М.: Атомиздат,
1969