| TAZ-PFC-2014-242 |
Estudio del efecto "nube de electrones" en el acelerador de partículas "CERN Proton Synchrotron"
Rioja Fuentelsaz, Sergio
Rumolo, Giovanni (dir.)
Angurel Lambán, Luis Alberto (ponente)
Universidad de Zaragoza,
EINA,
2014
Departamento de Ciencia y Tecnología de Materiales y Fluidos, Área de Ciencia de los Materiales e Ingeniería Metalúrgica
Ingeniero Industrial
Resumen: El efecto nube de electrones es la principal limitación en el rendimiento de los dos grandes aceleradores de partículas del CERN (el SPS y el LHC) a la hora de operar con haces de protones de alta intensidad. Por este motivo, las metas impuestas por el proyecto ''LHC Injectors Upgrade'', con el que se pretende aumentar más aún la intensidad de los haces de protones que circulan por los aceleradores PS, SPS y LHC, marcan la necesidad de estudiar en mayor detalle el efecto nube de electrones también en el PS. Dado que el enfoque del proyecto consiste en una primera aproximación al fenómeno físico que tiene lugar en el PS, el estudio se centró en las secciones del acelerador cuyas cámaras de vacío y campos magnéticos presentes en éstas supusieran una de las combinaciones más repetidas a lo largo del anillo. De esta manera se consiguió caracterizar un 78.61% en longitud del acelerador. Después, con el fin de utilizar menos recursos para poder abarcar más escenarios en el estudio, se analizaron los resultados de simular todas estas secciones para una de las estrategias de producción de haces de protones cubiertas en el estudio, con el fin de poder reducir más aún los ingredientes necesarios para las simulaciones cuando se encontraran similitudes entre los resultados. Con ello se logró reducir en un 73.3% el tiempo de cálculo necesario para caracterizar el anillo al trabajar bajo la suposición de que las mismas similitudes se obtendrían también si se hubieran considerado las otras estrategias de producción de haces de protones. Con este enfoque se han podido caracterizar localmente las distintas secciones del anillo para tres estrategias diferentes de producción de haces de protones, cubriendo tanto los parámetros de operación actuales, como los futuros previstos por el proyecto ''LHC Injectors Upgrade''; y, tras integrar dichos resultados, se ha conseguido también caracterizar globalmente el anillo y evaluar el efecto total de la nube de electrones sobre los haces de protones para, de nuevo, las tres estrategias de producción de haces de protones tenidas en cuenta en el estudio. A la vista de los resultados obtenidos, se concluyó que las altas intensidades de los paquetes de protones previstas por el proyecto ''LHC Injectors Upgrade'' no inducirían nubes de electrones que representaran una gran limitación en el rendimiento del acelerador. Finalmente, también se ha realizado un estudio detallado del efecto nube de electrones en uno de los imanes de función combinada del PS con el objetivo de respaldar el diseño de los monitores de nubes de electrones que se han instalado en dicho imán durante el apagón programado para 2013-2014.
Palabra(s) clave (del autor): acelerador de partículas ; cern ; nube de electrones ; sey
Tipo de Trabajo Académico: Proyecto Fin de Carrera
Notas: Proyecto llevado acabo en CERN
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