Исследование поперечной неустойчивости сильноточного релятивистского электронного пучка в линейном индукционном ускорителе

Подробнее Аннотация
Представлены результаты исследований развития поперечной неустойчивости сильноточного релятивистского электронного пучка в линейном индукционном ускорителе (ЛИУ) на энергию электронов до 5 МэВ, созданном в ИЯФ СО РАН совместно с РФЯЦ ВНИИТФ. Эти результаты получены с помощью программного комплекса, позволяющего моделировать динамику развития неустойчивости, а также рассчитывать средний инкремент ее развития по длине ускорителя. Комплекс состоит из четырех основных частей. Первая из них, выполненная на основе трехмерной модели электродинамической системы ускоряющего модуля ЛИУ, позволяет рассчитывать основные характеристики собственных электромагнитных колебаний такого модуля, вторая и третья части созданы для нахождения трехмерных ускоряющих электрических и фокусирующих магнитных полей соответственно. В последней части комплекса производится решение системы обыкновеных дифференциальных уравнений, описывающих как движение макрочастиц пучка в электрических и магнитных полях, создаваемых в том числе и собственными модами ускорительных модулей, так и возбуждение полей этих мод самим пучком электронов. Адекватность используемых физических моделей, заложенных в программный комплекс, тестировалась путем сравнения спектров колебаний полей в ускорительных модулях, полученных в расчетах и зарегистрированных в эксперименте. На основе полученных данных выявлены основные закономерности развития поперечной неустойчивости пучка в диапазоне частот Δf =0,3–1,1 ГГц, а также предложены возможные способы подавления этой неустойчивости в ЛИУ

Ключевые слова
линейный индукционный ускоритель, сильноточный релятивистский электронный пучок, поперечная неустойчивость пучка, ускорительный модуль, дипольные колебания
Источник финансирования
Основная доля исследований проведена в ИЯФ СО РАН: работы, описанные в разделах 3.2 и 3.3 выполнены за счет средств гранта Российского научного фонда (грант № 19-12-00212), а в остальных разделах – за счет гранта Российского фонда фундаментальных исследований (грант № 19-32-90057). Эксперименты с получением пучка электронов при энергии 5 МэВ проводились в коллаборации с РФЯЦ ВНИИТФ. Авторы выражают искреннюю благодарность А. В. Бурдакову, А. В. Аржанникову, П. В. Калинину и В. Н. Волкову за полезные замечания и обсуждения в ходе проведения исследований.
УДК 537.533.7

Исследование поперечной неустойчивости сильноточного релятивистского электронного пучка в линейном индукционном ускорителе