Моделирование и анализ магнитных полей сверхпроводящих магнитов ускорительного комплекса NICA

Хромов Никита Олегович
Бесплатно
В избранное
Работа доступна по лицензии Creative Commons:«Attribution» 4.0

С использованием модуля Opera 2d рассчитано распределение магнитного поля в железном ярме в центральном сечении корректирующего магнита коллайдера NICA. Для учета влияния краевых эффектов, возникающих в корректирующем магните при данных типах обмоток, были проведены расчеты в 3-х мерной модели. Анализ показал, что при выбранной конструкции магнитов, поле в железном ярме не превышает 1.8 Тл, что достаточно далеко от насыщения.

Объединенный институт ядерных исследований ​
международная межправительственная организация, созданная в целях
объединения научного и материального потенциала государств-членов для
изучения фундаментальных свойств материи [1]. В своей деятельности
ОИЯИ осуществляет интеграцию фундаментальных теоретических и
экспериментальных исследований с разработкой и применением новейших
технологий и университетским образованием. Основными направлениями
проводимых исследований являются:
● физика элементарных частиц;
● ядерная физика;
● физика конденсированных сред.
Флагманским проектом института в области релятивистской ядерной
физики и физики частиц является создание комплекса сверхпроводящих
ускорителей и накопителя со встречными пучками тяжелых ионов NICA
(Nuclotron-based Ion Collider fAcility). Проект реализуется в рамках
национального проекта Наука.
Главной экспериментальной установкой комплекса NICA является
коллайдер [2]. Он сооружается в отдельном туннеле с дополнительными
павильонами для детекторов и системы электронного охлаждения. Два
кольца коллайдера имеют форму “стадиона” с периметром 503,04 метра. Они
расположены одно над другим и расстояние между их медианными
плоскостями составляет 0,32 м. Формирование орбиты, фокусировка пучков,
сведение и разведение пучков в точках встречи осуществляется
сверхпроводящими дипольными и квадрупольными магнитами. ​Для
компенсации погрешностей изготовления и установки этих магнитов
используются комбинированные корректирующие магниты, каждый из
которых включает в себя несколько типов мультипольных обмоток. К​ольца
коллайдера имеют 136 специальных магнитов-корректоров.
Корректирующий магнит должен воздействовать на пучок,
циркулирующий в одном из колец коллайдера, при этом влияние его
рассеянных полей на пучок во втором кольце должно быть минимально. Для
решения этой задачи набор корректирующих обмоток размещается внутри
железного ярма, толщина которого должна быть достаточной, чтобы
замкнуть в нем обратные поля всех обмоток. Выбор толщины ярма
осуществляется на основе численного моделирования полей, создаваемых
обмотками, и определения величины поля в ярме. При правильном выборе
толщины величина поля в ярме должна быть меньше, чем поле насыщения
материала ярма. Численное моделирование проводится с помощью одного из
специализированных пакетов программ, и осуществляется в два этапа:
оценочный расчет проводится путем решения двухмерной задачи, геометрия
которой соответствует центральному сечению магнита, точный расчет
проводится путем решения трехмерной задачи, по модели, геометрия
которой максимально точно воспроизводит геометрию реального магнита.

В ходе данной работы для корректирующих магнитов коллайдера
NICA:
● построена модель центрального сечения корректирующего магнита;
● получены значения гармоник для центрального сечения;
● построена 3-х мерная модель корректирующего магнита с
использованием обмотки заданной по умолчанию в Opera-3d;
● посчитаны значения гармоник для 3-х мерной модели;
● оптимизирована объемная модель обмотки корректирующего магнита с
20-ти-нодных​кубов;
помощью специальных элементов : ​
● посчитаны гармоники для оптимизированной 3-х мерной модели
корректора;
● проведен анализ результатов.
Анализ показал, что при использовании в расчетах геометрии обмоток
из стандартного набора Opera 3d количественно величины главных гармоник
для дипольной обмотки различаются в два раза. Данная разница
недопустима, что вызвало необходимость в оптимизации модели. Результаты
расчетов для оптимизированной модели различаются с результатами расчета
поля в центральном сечении на 6%. При выбранной конструкции магнитов,
поле в железном ярме не превышает 1.8 Тл, что достаточно далеко от
насыщения.
Полученные результаты представлены на 23-ей Международной
научной конференции молодых ученых и специалистов ОИЯИ
AYSS-2019 [10].

1. СайтОбъединенногоинститутаядерныхисследований
http://www.jinr.ru/about/
http://nica.jinr.ru/ru/projects/collider.php
2. Коллайдер комплекса NICA. ​
3. БомД.Квантоваятеория.М.:Наука,Главнаяредакция
физико-математической литературы, 1965г.
4. Мешков И. Н. Электромагнитное поле: Электричество и магнетизм. –
Новосибирск: Наука, Сибирское отд-ние, 1987. – Т. 1.
5. S.Kostromin,O.Kozlov,I.Meshkov,et.al.,COMPENSATIONOF
NONLINEARITIES IN NICA COLLIDER OPTICS, Proceedings of
RuPAC-2010, Protvino, Russia, pp. 35-37.
6. Kozlov O. et al. Collider of the NICA accelerator complex: optical structure
and beam dynamics //Proc. of Russian Particle Accelerator Conf., St.
Petersburg, 2012. pp. 278-280.
7. O. Kozlov, A. Butenko, S. Kostromin, et. al., CORRECTION OF THE
MAGNETIC FIELD IN THE NICA COLLIDER, Proc. of RUPAC2018,
Protvino, Russia, pp. 149-151.
8. Khodzhibagiyan H. G. et al. Superconducting magnets for the NICA
acceleratorcollidercomplex//IEEETransactionsonApplied
Superconductivity, 2013, Т. 24, №. 3, pp. 1-4.
9. Балдин А.М., Агапов Н.Н., Аверичев С.А. и др. Сверхпроводящие
мультипольные корректирующие магниты для ускорителя нуклотрон.
Препринт ОИЯИ, Дубна: 1995.
10. Костромин С.А., Козлов О.С. Техническое задание на разработку и
создание мультипольных корректирующих магнитов коллайдера NICA.
Дубна: 2018.
11. A. Morgillo, J. Escallier, G. Ganetis, et. al., SUPERCONDUCTING 8 CM
CORRECTOR MAGNETS FOR THE RELATIVISTIC HEAVY ION
COLLIDER (RHIC), Proceedings of sixteenth biennial Particle Accelerator
Conference, May 1–5, 1995, Dallas, USA, p. 1393
https://operafea.com
12. Сайт Opera Simulation Software. ​
13. Opera Manager User Guide/ Под ред. Cobham Technical Services Network
House. Kidlington:​Langford Locks,​​2016.

Заказать новую

Лучшие эксперты сервиса ждут твоего задания

от 5 000 ₽

Не подошла эта работа?
Закажи новую работу, сделанную по твоим требованиям

    Нажимая на кнопку, я соглашаюсь на обработку персональных данных и с правилами пользования Платформой

    Хочешь уникальную работу?

    Больше 3 000 экспертов уже готовы начать работу над твоим проектом!

    Кормчий В.
    4.3 (248 отзывов)
    Специализация: диссертации; дипломные и курсовые работы; научные статьи.
    Специализация: диссертации; дипломные и курсовые работы; научные статьи.
    #Кандидатские #Магистерские
    335 Выполненных работ
    Сергей Е. МГУ 2012, физический, выпускник, кандидат наук
    4.9 (5 отзывов)
    Имеется большой опыт написания творческих работ на различных порталах от эссе до кандидатских диссертаций, решения задач и выполнения лабораторных работ по любым напра... Читать все
    Имеется большой опыт написания творческих работ на различных порталах от эссе до кандидатских диссертаций, решения задач и выполнения лабораторных работ по любым направлениям физики, математики, химии и других естественных наук.
    #Кандидатские #Магистерские
    5 Выполненных работ
    Лидия К.
    4.5 (330 отзывов)
    Образование высшее (2009 год) педагог-психолог (УрГПУ). В 2013 году получено образование магистр психологии. Опыт преподавательской деятельности в области психологии ... Читать все
    Образование высшее (2009 год) педагог-психолог (УрГПУ). В 2013 году получено образование магистр психологии. Опыт преподавательской деятельности в области психологии и педагогики. Написание диссертаций, ВКР, курсовых и иных видов работ.
    #Кандидатские #Магистерские
    592 Выполненных работы
    Екатерина Б. кандидат наук, доцент
    5 (174 отзыва)
    После окончания института работала экономистом в системе государственных финансов. С 1988 года на преподавательской работе. Защитила кандидатскую диссертацию. Преподав... Читать все
    После окончания института работала экономистом в системе государственных финансов. С 1988 года на преподавательской работе. Защитила кандидатскую диссертацию. Преподавала учебные дисциплины: Бюджетная система Украины, Статистика.
    #Кандидатские #Магистерские
    300 Выполненных работ
    Антон П. преподаватель, доцент
    4.8 (1033 отзыва)
    Занимаюсь написанием студенческих работ (дипломные работы, маг. диссертации). Участник международных конференций (экономика/менеджмент/юриспруденция). Постоянно публик... Читать все
    Занимаюсь написанием студенческих работ (дипломные работы, маг. диссертации). Участник международных конференций (экономика/менеджмент/юриспруденция). Постоянно публикуюсь, имею высокий индекс цитирования. Спикер.
    #Кандидатские #Магистерские
    1386 Выполненных работ
    Шагали Е. УрГЭУ 2007, Экономика, преподаватель
    4.4 (59 отзывов)
    Серьезно отношусь к тренировке собственного интеллекта, поэтому постоянно учусь сама и с удовольствием пишу для других. За 15 лет работы выполнила более 600 дипломов и... Читать все
    Серьезно отношусь к тренировке собственного интеллекта, поэтому постоянно учусь сама и с удовольствием пишу для других. За 15 лет работы выполнила более 600 дипломов и диссертаций, Есть любимые темы - они дешевле обойдутся, ибо в радость)
    #Кандидатские #Магистерские
    76 Выполненных работ
    Вики Р.
    5 (44 отзыва)
    Наличие красного диплома УрГЮУ по специальности юрист. Опыт работы в профессии - сфера банкротства. Уровень выполняемых работ - до магистерских диссертаций. Написан... Читать все
    Наличие красного диплома УрГЮУ по специальности юрист. Опыт работы в профессии - сфера банкротства. Уровень выполняемых работ - до магистерских диссертаций. Написание письменных работ для меня в удовольствие.Всегда качественно.
    #Кандидатские #Магистерские
    60 Выполненных работ
    Анна Александровна Б. Воронежский государственный университет инженерных технол...
    4.8 (30 отзывов)
    Окончила магистратуру Воронежского государственного университета в 2009 г. В 2014 г. защитила кандидатскую диссертацию. С 2010 г. преподаю в Воронежском государственно... Читать все
    Окончила магистратуру Воронежского государственного университета в 2009 г. В 2014 г. защитила кандидатскую диссертацию. С 2010 г. преподаю в Воронежском государственном университете инженерных технологий.
    #Кандидатские #Магистерские
    66 Выполненных работ
    user1250010 Омский государственный университет, 2010, преподаватель,...
    4 (15 отзывов)
    Пишу качественные выпускные квалификационные работы и магистерские диссертации. Опыт написания работ - более восьми лет. Всегда на связи.
    Пишу качественные выпускные квалификационные работы и магистерские диссертации. Опыт написания работ - более восьми лет. Всегда на связи.
    #Кандидатские #Магистерские
    21 Выполненная работа

    Другие учебные работы по предмету