Plan

14-15 mars 2005 1A. Chancé, J. Payet DAPNIA/SACM Gdr neutrino

Panorama des différentes options pour la production de

neutrinosA. Chancé, J.Payet

CEA/DSM/DAPNIA/SACM


Plan

•Principe de la “neutrino factory”

•Le SPL

•Les super beams

•La machine beta beam


Schéma possible de la “neutrino factory”


Paramètres généraux du SPL

Mean current during the pulse 13 mA

Duty cycle 14 %

Mean beam power 4 MW

Pulse frequency 50 Hz

Pulse duration 2.80 ms

Number of H- per pulse 2.27E+14

Minimum distance between bunches 2.84 ns

N. of successive bunches/N. of buckets 5/8

Number of bunches in the accumulator 144

Total number of buckets 146

Bunch length (total) 0.5 ns


Pourquoi un anneau d’accumulation ?

From SPL

2.8 ms20 ms

20 ms / 2.8 ms ≈

3.316 s20 ms

After accumulator

20 ms / 3.3 s ≈

SubGeV nue like events forward, 200 kton year = 1500 events

SuperBeam = 10 events

Bunch compressor

6000

7

Reduction needed : 150

Could provide an additional reduction factor

Not enough


Principe des deux anneaux

E=2.2 GeV

I=13 mA

Accumulator ring

Trev =3.316 sCharge exchange

Injection

660 turns

Compressor ring

Trev =3.316 sFast Injection

1 turn

RF (h=146)Bunch rotation

RF (h=146)

Target

5 + 3 empty

140 + 6 empty per turn

26.7 ns

10 ns

2.8 ms 17.2 ms

20 ms 140 bunches

20 ms

3.2 s

17.7 ns

5 ns

H- H+

H. SchönauerProton Driver WG Collaboration Meeting with RAL 22-Feb-

2001

Nominal Beam

No errors

SPL Error ofW=10 MeV 1.34 MeV atInjection Point

5 SPL Micro - Bunches as Injected in the Accumulator


2001

Bunches after Injection of 50 turns in the Accumulator

WLinac=10 MeV


2001

Bunches after 660 turns (End of Injection) in the Accumulator

WLinac=10 MeV

L= 0.06 eVs L= 0.1 eVs


2001

Bunches after 8 turns in the Compressor

WLinac=10 MeV


2001


Schéma de principe de la beta beam

Protons de 2GeV

6He2+ 18Ne10+

100 100

Energie (GeV) 555 1669

(s) at rest 0.8 1.67

rmsmm.mrad) 0.233 0.465

N Injected (ions/batch) 0.9 1013 4.9 1011

N Stored (ions/batch) 1.3 1014 1.5 1013

À construire

Déjà existant

1 paquet toutes les 8 s

6He2+ 6Li3+ + e- + νe

18Ne10+ 18F9+ + e+ + νe

νe,νe


Hélium

Néon


L’anneau de décroissance

688 m

2385 m

injection

LTotale = 6931 m

Larc = 1080 m

Injection dans l’arc toutes les 8s compensant les désintégrations.

Possibilité d’extraction des produits désintégrés dans les sections droites.

Problème de radioprotection des arcs.

6He2+ 18Ne10+

100 100

Energie (GeV) 555 1669

BT.m) 931 559

B (T) 5 3

N Injected (ions/batch) 0.9 1013 4.9 1011

Ppertes (kW) 101 17

nbre désintégrations « utiles »/s

3.9 1011 2.1 1010


Adaptation fonctions optiques

Adaptation orbite chromatique :

H = ΔE/E.Dm = hI+es+hS

Schéma du système d’injection

XDOF : écart entre les axes des faisceaux dévié et non déviéhS : espace entre le septum et le faisceau stockées : épaisseur du septum (≈1 cm)hI : espace entre le septum et le faisceau injectéDm : dispersionΔE/E : écart en énergie

faisceau injecté

faisceau dévié

déviateur rapide

hI

hS

es

XDOF

SEPTUM

Région dispersive


φ

E

Fusion des 2 faisceaux

3 grandes étapes :

_ injection d’un faisceau à une énergie différente

_ rotation dans l’espace des phases longitudinal

_ gymnastique de phase quand le faisceau injecté est à l’énergie nominale à l’aide de deux cavités RF dont l’une est à l’harmonique double :

E

φ

E

φ


Problème de radioprotection dans l’arc

Dans le cas de pertes uniformes, Ppertes = 15 W/m pour l’Hélium et Ppertes = 2.5 W/m pour le Néon.

Acceptable a priori.

MAIS les pertes ne sont pas uniformes dans l’arc. Produits de désintégration fortement déviés par les dipôles.

Points de forts dépôts dans l’arc.Etude d’une configuration de l’arc minimisant les dépôts dans les

éléments magnétiques et particulièrement dans les dipôles.Besoin de davantage d’études avant de pouvoir conclure. Mais les

premiers résultats semblent positifs.

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