Моделирование и анализ магнитных полей сверхпроводящих магнитов ускорительного комплекса NICA

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.

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.