Главная
страница 1страница 2страница 3страница 4
УТВЕРЖДАЮ

Руководитель проекта NICA/MPD

____________А.Н.Сисакян

“_____”____________2010



ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ
по коллайдеру NICA для технического задания на разработку проектной документации размещения ионного коллайдера NICA в здании 205 ЛФВЭ ОИЯИ

Начальник ускорительного отдела центра NICA И.Н.Мешков


Главный инженер проекта NICA В.Д.Калагин


Главный конструктор проекта NICA Н.Д.Топилин




Г.ДУБНА
ОГЛАВЛЕНИЕ


1.

Введение……………………………………………………………………

3

2.

Общие требования к помещениям здания 205 по размещению оборудования коллайдера NICA ...

4

3.

Перечень трасс, переносимых при реконструкции здания 205




4.

Исходные данные по магнитооптической системе коллайдера……………….

7

5.

Исходные данные по системе электропитания здания……………...

9

6.

Исходные данные по детекторам…………………………………………………

15

7.

Исходные данные по криогенной системе………………………………………….

18

8.

Исходные данные по системам электропитания и защиты элементов кольца

29

9.

Исходные данные по системе ВЧ питания……………………...

31

10.

Исходные данные по источникам питания ударных магнитов.

34

11.

Исходные данные по системе управления…

42

12

Исходные данные по системе электронного охлаждения…

50

13

Исходные данные по системе водоохлаждения




14

Исходные данные по системе отопления




хх

Приложение №х Протокол проведения инженерно-геологических изысканий и топосъемки




хх

Приложение №х Протокол исследования здания 205




12.

Приложение №1: План размещения оборудования коллайдера NICA

в здании 205………………………………………..



58

13.

Приложение №2: Основные характеристики мостового крана для монтажа системы электронного охлаждения……………………………………...

59

14.

Приложение №3: Структурная схема электропитания коллайдера NICA.

60

15.

Приложение №4: План размещения оборудования систем водоохлаждения коллайдера…NICA………

61

16.

Приложение №5: Исходные данные по тепловыделению оборудования коллайдера NICA……………………………………………………...

62

17.

Приложение №6: Исходные данные по маслосодержащему оборудованию

64

18.

Приложение №7: Характеристики освещённости в здании 205, в котором размещено оборудование коллайдера NICA…………………………………………………………………………

65


19.

Приложение №8: Приобретаемые материалы, необходимые для обеспечения работы коллайдера NICA………………………..

66

20.

Приложение №9: Перечень и количество отходов, образующихся в процессе эксплуатации коллайдера NICA…………………………………….

67

21.

Приложение 10: Протокол №1/10 замеров уровней звукового давления……….

68

22.

Приложение №11: Шумовые характеристики оборудования системы водоохлаждения коллайдера NICA ……………………………….

71

23.

Приложение №12:Исходные данные для расчёта радиационных полей коллайдера NICA ……………………………………………………………………….

72

24.

……………………………….

74




  1. ВВЕДЕНИЕ

1.1 Коллайдер NICA разрабатывается Объединённым институтом ядерных исследований (ОИЯИ) в рамках проекта NICA/MPD, реализуемого на основании темы № 02-0-1065-2007/2014 «Развитие экспериментальной базы ОИЯИ для получения пучков тяжелых элементов и поляризованных ядер с целью поиска смешанной фазы ядерной материи и исследования поляризационных эффектов в области энергий до sNN = 11 ГэВ» Проблемно-тематического плана ОИЯИ. Большинство элементов ускорительно-коллайдерного комплекса проектируются из условия их размещения в существующих зданиях. Комплекс NICA предназначен для проведения исследований в области релятивистской ядерной физики и физики спина. Коллайдер является ключевым элементом комплекса и представляет собой установку со встречными пучками. В двух точках встречи располагаются детекторы MPD (Multi Purpose Detector) и SPD (Spin Physics Detector), разрабатываемые Лабораторией Физики Высоких Энергий (ЛФВЭ) ОИЯИ в рамках международной коллаборации.

В состав ускорительного комплекса NICA входят следующие основные элементы (см. рис. 1.1):

1. Инжектор тяжелых ионов (Heavy Ion Linear accelerator – HILac), размещаемый во вновь сооружаемой пристройке к зданию инжектора (позиция 1).

2. Инжектор легких ионов и поляризованных пучков и канал транспортировки частиц в Нуклотрон (позиция 2).

3. Бустерный синхротрон (Бустер) – быстроциклирующий СП протонный синхротрон с максимальной магнитной жесткостью 25 Тлм (позиция 3).

4. Канал транспортировки пучка из Бустера в Нуклотрон (позиция 4).

5. Канал транспортировки пучка из Бустера в экспериментальный зал 1Б (позиция 5).

6. Нуклотрон  сверхпроводящий (СП) протонный синхротрон с максимальной магнитной жесткостью 45 Тлм (позиция 6).

7. Каналы транспортировки пучка из Нуклотрона в кольца коллайдера, размещаемые в малом измерительном павильоне Ф3 (позиция 7).

8. Коллайдер – два СП накопительных кольца с максимальной магнитной жесткостью 45 Тлм (позиция 8).

Элементы 17 составляют инжекционную цепочку коллайдера.



Управление комплексом NICA осуществляется общей системой с центрального пульта управления, расположенного в здании №2 (на рисунке не показано). Работа сверхпроводящих электромагнитов ускорителей комплекса NICA обеспечивается системой криогенного обеспечения, располагаемой в здании 1Б. Электропитание магнитных систем кольцевых ускорителей комплекса NICA обеспечивается источниками стабилизированного тока, размещаемыми в зданиях 1А (на рисунке не показано), 1Б и здании 205.

Здание 1Б

Здание № 205

Здание 1

Здание инжектора

Корпус 208

N S

Рис. 1.1. Структура комплекса NICA при размещении колец коллайдера в существующем здании № 205 (пояснения в тексте)
Основные параметры ускорительных установок комплекса NICA приведены в таблице 1.1.
Таблица 1.1. Основные параметры ускорительных установок комплекса NICA




ЛУ-20

HILac

Бустер

Нуклотрон-М

Коллайдер

Сорт частиц

p, d, легкие ионы (A/Z3)

d  U

A/Z  6

Тяжелые ионы

p

Au79+

p

Au79+

Периметр (длина), м

14.4

25

212.2

251.5

336

Энергия инжекции, МэВ/н

0.6 (для р)

0.15 (для ионов)

0.0325

6.2

20

600

(5  12.6)103

(14.5)103

Максимальная энергия, МэВ/н

20 (для р)

5 (для ионов)

6.2

600

12.6103

4.5103

Ускорение не

предусматривается

Частота ускоряющего ВЧ поля, МГц

145

74.25

0.6  2.4

1.2  5.95

0.94  1.17

137  140

125  140 

Гармоника частоты обращения

-

4 / 1 *

5

1

156

160

Максимальное поле дипольных магнитов, Тл

-

1.8

2

2

Темп роста поля, Тл/c

-

1

1

0.5

Число частиц за цикл ускорения

> 1010

2109

2109

> 1010

109

(0.31.2)1012

6.41010

* на энергии электронного охлаждения (100 МэВ/н) производится переход с 4 на 1-ю гармонику
1.2 Разработка коллайдера NICA ведётся с учётом условий его размещения в здании 205, после его соответствующей реконструкции, на территории рабочей площадки ЛФВЭ в г. Дубна Московской области. В состав оборудования коллайдера NICA, размещаемого в реконструированном здании 205, входят следующие элементы:

  • магнитооптическая структура колец коллайдера;

  • каналы инжекции пучков;

  • детекторы MPD и SPD;

  • система электронного охлаждения пучков в кольцах коллайдера;

  • распределительные устройства системы электропитания;

  • криогенная система колец коллайдера;

  • система электропитания и защиты структурных магнитов и линз колец коллайдера;

  • система высокочастотного (ВЧ) питания;

  • источники импульсного питания ударных магнитов;

  • элементы системы управления комплекса NICA;

  • система водоохлаждения;

  • тепловые узлы здания 205;

  • система биологической защиты и радиационного контроля.

1.3 Для размещения оборудования коллайдера NICA в здании 205 должны быть предусмотрены следующие помещения, огораживаемые площадки и технологические зоны (см. Приложение №1):

- помещение для распределительного устройства 6 кВ;

- помещение для распределительного устройства 380 В;

- две дорожки для размещения западного и восточного полуколец коллайдера с элементами биологической защиты;

- две технологические зоны для монтажа и размещения детекторов;

- две площадки для размещения элементов криогенной системы и измерительных секций магнитооптической структуры;

- огораживаемая площадка для размещения ВЧ генератора;

- площадка для размещения системы электронного охлаждения;

- две огораживаемые площадки для размещения систем электропитания структурных магнитов и линз восточного и западного полуколец коллайдера;

- две огораживаемые площадки для размещения источников питания ударных магнитов;

- два помещения для размещения элементов системы управления ускорительных установок комплекса NICA;

- два помещения для размещения элементов системы управления детекторов;

- два складских помещения для хранения элементов детекторов во время их монтажа;

- помещение для размещения системы водоохлаждения;

- четыре помещения для тепловых узлов,

- помещение вакуумной мастерской;

- помещение мастерской КИП.


2. ОБЩИЕ ТРЕБОВАНИЯ К ПОМЕЩЕНИЯМ ЗДАНИЯ 205 ПО РАЗМЕЩЕНИЮ ОБОРУДОВАНИЯ КОЛЛАЙДЕРА NICA
По каждому из помещений нужна информация по следующим позициям:
Площадь помещения, высота потолка, краткий перечень оборудования, полный вес, вес самого тяжелого неделимого элемента, габариты самого большого неделимого элемента, размеры дверных проемов, нагрузка на пол в т/м2, отклонения по горизонту и неровности пола, просадка при монтаже и при эксплуатации, требования к стенам (ограждениям) и потолку, температурный режим.
Дополнительная информация в соответствующих разделах исходных данных
2.1. Общие требования к зданию 205
2.1.1. Основное здание 205 одноэтажное промышленное, трехпролетное с металлическим каркасом. С восточной и западной стороны существуют 3-х этажные пристройки. Реконструкция здания подразумевает создание двух новых пристроек в восточной и западной частях здания для размещения оборудования колец коллайдера, при максимальном сохранении существующих пристроек.

2.1.2. Предполагается, что в существующих пристройках сохраняется по два помещения на каждом из этажей. Два помещения на первом этаже западной пристройки используются для размещения распределительных устройств. Два помещения на первом этаже восточной пристройки используются для размещения элементов системы управления. Помещения на втором этаже восточной пристройки используются для размещения элементов системы управления детекторов. На третьем этаже восточной пристройки располагаются складские помещения для элементов детектора. На втором и третьем этажах западной пристройки размещаются помещения вакуумной мастерской; помещение мастерской КИП, бытовки.

2.1.3. Пристраиваемая часть – одноэтажное здание из легких металлических конструкций. Корпус 208, в котором в настоящее время располагается трансформаторная подстанция, при реконструкции здания 205 подлежит сносу, трансформаторная подстанция модернизируется и переносится в другое место.

2.1.4 Зал здания 205 для проведения монтажных и ремонтных работ, оснащен тремя мостовыми кранами с управлением с пола, зона обслуживания которых максимально перекрывает все здание. Грузоподъемность крана составляет 50 т. Для проведения монтажных работ пристраиваемые части - западная и восточная пристройки к зданию должны быть оборудованы мостовыми кранами с грузоподъемностью до 5 т. Характеристики электроприводов кранов (скорость и минимальная подача) должны позволять осуществлять точные монтажные работы. Предпочтение следует отдать приводам с широтноимпульсным регулированием. Основные характеристики мостового крана для монтажа приведены в Приложении №2.

2.1.5 Разгрузку оборудования предполагается осуществлять с автотранспорта мостовым краном в третьем пролете здания 205 и в западной пристройке. Для этого в стене здания предусмотрен проём с размерами не менее чем 4000х4000 мм (см. Приложение №1). Для транспортировки крупногабаритных элементов систем коллайдера поперек здания прокладывается транспортная магистраль. Разгруженное оборудование доставляется к транспортной магистрали мостовым краном.

2.1.6 Для свободного перемещения персонала по всем зонам здания 205 при наладке, обслуживании и ремонте должна быть предусмотрены перекидные лестницы через биологическую защиту магнитооптической структуры, обеспечивающие возможность попадания персонала во внутренние помещения и технологические зоны здания 205.

2.1.7 Пол в коридорах и во всех технологических помещения, в которых размещается оборудование коллайдера, должен быть по возможности одноуровневым и позволять перемещать ручную тележку с грузом до 2 тонн при ширине проходов не иене 0.9 м.

2.1.8 Во всех помещениях, в которых размещается оборудование коллайдера NICA, должны быть установлены раковины с холодной и горячей водой со сливом в канализацию.

2.1.9 Прокладку коммуникаций в помещениях здания 205 предполагается вести открытым способом. Основные коммуникации (кабели, трубопроводы форвакуумных, водяных и воздушных линий) прокладываются:

- из помещения через коридор и через помещения в помещение и далее по навесному лотку;

- по стенам из помещения в помещение на уровне выше дверного проёма, соединяющего помещение с помещением, к каналам пучков и далее по ионопроводам каналов пучков;

- вдоль дорожек магнитооптической системы коллайдера в лотках, которые крепятся к подставкам оборудования.

В проекте предусмотреть возможность прокладки кабелей управления из помещений второго и третьего этажа восточной пристройки (элементы систем управления) во все помещения здания. Суммарный диаметр жгута кабелей управления – не более 50 мм. Предполагается, что эти линии связи будут проводиться в закрытых коробах вдоль стен. Трассировка линий и точки выпуска кабелей будут уточняться дополнительно.

Координаты и размеры проходок в стенах здания будут определены в процессе проектирования.


2.1.10 Температура воздуха в здании при работающем оборудовании должна находиться в пределах 15 … 30 оС.
2.2. Дорожки магнитооптической структуры колец коллайдера. (Топилин Н.Д.)

2.2.1 Расположение магнитооптической структуры коллайдера и каналов инжекции пучка в реконструированном здании 205 указаны на чертеже (Приложение №1).

2.2.2 Магнитооптическая структура и каналы инжекции окружаются (с двух сторон и сверху) биологической защитой, монтируемой частично из монолитного бетона, частично из железобетонных блоков индивидуального изготовления. Толщина биологической защиты определяется проектной организацией в соответствии с исходными данными, приведенными в Приложении №12.

2.2.3 Вес магнитооптической структуры совместно со встроенными устройствами и элементами вакуумной системы (вакуумной камерой с обвязкой, оборудованием вакуумной системы и т.д.) ~ 120 т. Вес самого тяжелого неделимого элемента магнитооптической структуры составляет 2 т. Допустимая просадка фундамента магнитооптической структуры к моменту завершения монтажа и установки биологической защиты не должна превышать 1 мм. Последующая просадка фундамента в процессе эксплуатации не должна превысить 0.1 мм.

2.2.4. Весь пол дорожек должен быть рассчитан на нагрузку 5 т/м2. Отклонения по горизонту и неровности поверхности пола вдоль дорожек магнитооптической системы на ширине 2 м от каналов не должны превышать 1 мм.

Проходы между стойками оборудования и между оборудованием и биологической защитой должны быть не менее 0,9 м.


2.3. Помещения распределительных устройств (Семин Н.В., Карпинский В.Н.)
2.4. Технологические зоны для монтажа и размещения детекторов (Кадыков М.Г.)
2.5. Площадки для размещения элементов криогенной системы и измерительных оптических элементов (Агапов Н.Н.)
2.6. Огораживаемая площадка для размещения ВЧ генератора (Кобец В.В.)
2.7. Огораживаемые площадки для размещения источников питания ударных магнитов (Фатеев А.)
2.8. Площадка для размещения системы электронного охлаждения (Топилин Н.Д., Мешков И.Н.)
2.9. Огораживаемые площадки для размещения систем электропитания структурных магнитов и линз полуколец коллайдера (Карпинский В.Н.)
2.10. Помещения для размещения элементов системы управления ускорительных установок комплекса NICA (Волков В.И.)
2.11. Помещения для размещения элементов системы управления детекторов(Кадыков М.Г.)
2.12. Помещение для размещения системы водоохлаждения (Семин Н.В.)
2.13. Помещения для тепловых узлов (Семин Н.В.)
2.14. Помещения в существующих пристройках (Калагин В.Д.)
2.15 Исходные данные по тепловыделению оборудования коллайдера NICA для всех помещений приведены в Приложении №5.

2.16 Исходные данные по маслосодержащему оборудованию в помещениях здания 205 приведены в Приложении №6.

2.17 Характеристики освещённости в помещениях здания 205 в Приложении №7.

2.18 Сведения о приобретаемых материалах, необходимых для обеспечения работы коллайдера NICA в процессе его эксплуатации, приведены в Приложении №8.

2.19 Перечень и количество отходов, образующихся в процессе эксплуатации коллайдера NICA, приведены в Приложении №9.

2.20 Шумовые характеристики оборудования коллайдера NICA в октавных уровнях звуковой мощности приведены в Приложениях №10 и №12.

2.21 Дополнительные требования к технологическим помещениям здания 205, а также основные технические характеристики установленного в этих помещениях оборудования, изложены в соответствующих разделах настоящих «Исходных данных…»
3. ПЕРЕЧЕНЬ ТРАСС, переносимых при реконструкции здания 205



  1. Перенести из тоннеля под 205 корп.




    1. Пожарный водопровод диам. 150

    2. Технический водопровод для 205 корп. диам.400

    3. Технический водопровод диам.400 для корп. 1А

    4. Теплотрасса (2 трубы диам.420)

    5. Паропровод диам. 240




  1. Перенос наружных сетей со стороны корп. 1 «А»




    1. Пожарный водопровод диам. 150 и пожарный гидрант (ПГ-37) №37

    2. Напорную канализацию (КБ) диам. 150

    3. канализацию ливневую (Кл)




  1. Перенос наружных сетей со стороны теплового пункта или ЛУ-20




    1. Канализация ливневая (Кл) диам.200

    2. Канализация бытовая (Кб) диам. 150

    3. Водопровод пожарный диам. 325 (Впж) от ПГ-33 до ПГ-35

    4. Промканализацию (Кпр) диам. 600

    5. 2 ввода теплотрассы 2 тр диам. 185

    6. Водопровод сырой воды диам. 425 м

Отопление




  1. Существующий корпус 205 оборудован приточной, вытяжной вентиляцией и водяным отоплением.

  2. Теплоснабжение и горячее водоснабжение осуществляется от существующих тепловых сетей открытого типа.

  3. Температурный график тепловой энергии 120 – 70°С

  4. Максимальные часовые тепловые нагрузки существующих систем:

тепловая нагрузка по отоплению 0,475 Гкал/час

тепловая нагрузка по вентиляции 6,36 Гкал/час





  1. Все узлы ввода оборудовать автоматическими системами регулирования.

  2. Все системы регулирования и управления объединить в единую диспетчерскую сеть с выводом в локальную сеть.

  3. Диспетчерский пульт установить в комнате дежурных «по отоплению и вентиляционным системам».

  4. На всех вводах установить теплосчетчики фирмы ООО «Техно-Терм» с выдачей информации в локальную сеть и объединить с существующей системой диспетчерского контроля.

  5. Для обеспечения горячей водой предусмотреть теплообменной оборудование.

  6. При проектировании систем вентиляции и отопления предусмотреть мероприятия по шумоглушению и звукоизоляции, обеспечивающие допустимые уровни шума.


Электроснабжение



  1. Электротехнической частью проекта предусмотреть: реконструкцию ГПП-1, реконструкцию п/ст 15, электроснабжение оборудования корпуса, электроосвещение, заземление, молниезащиту, систему аварийного питания.

  2. По степени надежности электроснабжение потребителей относится ко II категории по ПУЭ, кроме того системы пожарной сигнализации и дозконтроля через схему автоматического ввода резерва запитать от двух фидеров.

  3. Существующее электроснабжение осуществляется с ГПП-1 двумя фидерами через реакторы (каждый АСБ 6(3 х 150)), на п/ст 15 (установлено 4 трансформатора по 1000кВа (один в настоящее время сгорел и выведен из работы))



  1. В рамках реконструкции ГПП-1, предусмотреть замену масляных выключателей МГГ-10, фидеров питания п/ст 15, с системой управления и защит на вакуумные с установкой комплекта защит «СИРИУС», приборами учёта, ключей управления, световой сигнализации положения выключателей и элементов мнемосхемы, ввести вновь устанавливаемое оборудование в систему телемеханики ГПП-1.

  2. При реконструкции п/ст 15 предусмотреть установку закрытой трансформаторной подстанции с необслуживаемыми трансформаторами, заменить масляные выключатели, с системой управления и защит на вакуумные с установкой комплекта защит «СИРИУС», установить систему телемеханики с передачей на верхний уровень управления на ГПП-1.

  3. Электрическое освещение выполнить в соответствии с действующими нормами. Предусмотреть систему аварийного освещения.

  4. Электрическое заземление ???

  5. Молниезащита ???

  6. Разработать систему аварийного питания для обеспечения питания систем защит, управления и аварийного освещения. В качестве источника установить необслуживаемые аккумуляторные батареи типа «Sonnenschein» 5 OPzV 350(А602/350) с аппаратами бесперебойного питания типа АУОТ-М-40-220, в качестве резервного питания проложить кабельную линию от ЩСУ 13 в корпусе № 1. Систему аварийного питания включить в телемеханику.

  7. ы

Водоохлаждение



  1. В части проекта водоохлаждения предусмотреть разработку систем: подготовки обессоленной воды, водохлаждения обессоленной воды и замкнутую систему для активированной воды.

  2. Существующая система состоит из двух контуров: первый дистиллированная вода – охлаждает системы, второй контур технологическая вода с Водозабора – охлаждает дистиллят. Производительность насосов дистиллята – ??? м3/час.

  3. Система подготовки обессоленной воды должна обеспечить удельное сопротивление не менее 500 кОм/см, и производительность не менее 1 м3/час. Так же система должна быть автоматизирована и включена в разрабатываемую систему АКВОН (Автоматизированная система Контроля ВОдоохлаждения Нуклотрона)





4. ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ ПО МАГНИТООПТИЧЕКОЙ СТРУКТУРЕ КОЛЛАЙДЕРА

4.1 Назначение

Коллайдер является главной экспериментальной установкой комплекса NICA и предназначен для проведения экспериментов со встречными пучками:

- ядер тяжелых элементов,

- протонов (легких ионов) с ядрами тяжелых элементов,

- поляризованными пучками ядер легких элементов (протонов, дейтронов).

Магнитооптическая структура коллайдера предназначена для накопления и длительной циркуляции пучков ионов, поступающих из инжекционной цепочки.



4.2 Состав и размещение оборудования

Магнитооптическая структура коллайдера представляет собой два одинаковых кольца, располагаемых одно под другим по вертикали. Медианная плоскость структуры расположена на высоте 1500 мм от уровня пола. Каждое из колец состоит из 4 поворотных секций, двух коротких и двух длинных прямолинейных секций (Таблица 4.1). В центре длинных прямолинейных секциях расположены точки встречи пучков и размещаются детекторы: в северной секции SPD, в южной MPD. Совмещение пучков осуществляется по вертикали с помощью специальных дипольных магнитов.


Таблица 4.1. Основные параметры колец коллайдера

Периметр кольца, м

336

Количество точек встречи

2

Максимальная магнитная жесткость, Tл×м

45.0

Кинетическая энергия тяжелых ионов (197Au79+), ГэВ/нукл

1.0 ¸ 4.58

Кинетическая энергия протонов, ГэВ

5.0 ¸ 12.6

Максимальное поле дипольных магнитов, Tл

2

Максимальный градиент квадруполей, Tл/м

30

Длинные прямолинейные секции: число / длина, м

2 / 48

Короткие прямолинейные секции: число / длина, м

2 / 24

Количество диполей / длина, м

64 / 2.2

Количество квадрупольных линз / длина, м

32 / 0.4

В западной короткой прямолинейной секции размещается система электронного охлаждения пучков в кольцах коллайдера. Описание технологических зон для размещения и монтажа детекторов, описание площадки системы электронного охлаждения приведены в соответствующих разделах настоящих «Исходных данных …».

На периметре структуры располагаются (Рис. 4.1)

- сверхпроводящие структурные магниты и квадрупольные линзы,

- элементы системы коррекции,

- вакуумное оборудование изоляционного вакуумного объема и пучковых камер,

- два устройства впуска частиц (ударные магниты)– для верхнего и нижнего колец, питаемые от импульсных источников, расположенных на отдельных площадках,

- два широкополосных ВЧ резонатора системы "барьерного" напряжения с системами ВЧ питания,

- два высокодобротных одномодовых перестраиваемых ВЧ резонатора, питаемых от генераторов расположенных на отдельной огораживаемой площадке,

- пикапы и кикеры систем обратной связи,

- устройства поглощения частиц пучка, имеющие большие амплитуды колебаний,

- пикапы и кикеры системы стохастического охлаждения,

- устройства управления ориентацией спина,

- устройства диагностики пучка.

Рис. 4.1. У меня нет последней картинки, где правильно стоят детекторы, спинротатор и ВЧ. И beam dump у нас уже ликвидирован


Магнитооптическая структура разбита на два полукольца – восточное и западное, каждое из которых включает две поворотные секции и одну короткую прямолинейную.

Все элементы каждого из полуколец размещаются внутри общего криостата, представляющего собой секции труб из нержавеющей стали длиной примерно 2.2 м с внешним диаметром 0.8 м, соединяемые сильфонами. Секции криостата располагаются на стальных опорах, вес секции примерно 1.2 т. Жидким гелием каждое полукольцо питается независимо, от соответствующего сателитного рефрижератора. Жидкий азот внутрь криостатов подается по трубопроводу от азотного завода, расположенного на площадке ЛФВЭ ОИЯИ. Структурные магниты и линзы каждого полукольца питаются от источников стабилизированного тока 12 кА, расположенных на ограждаемых площадках вне магнитной дорожки коллайдера.

Длинные прямолинейные секции колец коллайдера содержат элементы, находящиеся при комнатной температуре, поэтому общий криостат в них отсутствует. Оборудование этих секций, требующее для эксплуатации криогенной температуры (например, сверхпроводящий соленоид детектора MPD), размещается в индивидуально проектируемых отдельных криостатах.
В течение эксплуатации коллайдера состав и технические характеристики оборудования могут изменяться.

4.3. Структурные дипольные магниты и квадрупольные линзы
Конструкция структурных магнитов и квадрупольных линз разрабатывается в ЛФВЭ ОИЯИ на основе технических решений, выработанных при создании Нуклотрона. Двухапертурные дипольные магниты (Рис. 4.2, 4.3) имеют магнитный сердечник типа «оконная рама» из ламинированного железа, поле возбуждается однослойной обмоткой седлообразной формы. Два идентичных, изогнутых магнита располагаются один над другим в общем криостате, внутри изоляционного вакуумного объема. Расстояние между медианными плоскостями магнитов составляет 30 – 40 см. Обмотки выполняются из полого сверхпроводящего кабеля, оба магнита питаются жидким гелием в параллель. Основные параметры магнитов приведены в Таблице 4.2.

Рис. 4.2. Общий вид дипольного магнита коллайдера.


Рис. 4.3. Передний вид дипольного магнита. 1 – криостат, 2 – тепловой экран при температуре жидкого азота, 3 – магистрали жидкого азота, 4 – магистрали жидкого гелия, 5 – железный сердечник, 6 – обмотки, 7 – камеры пучков.


Таблица 4.2. Параметры 2 Tл двухапертурных дипольных магнитов коллайдера NICA

Количество магнитов в кольце




64 + 1 измерительный магнит

Максимальное поле

Тл

2

Эффективная длина

м

2.2

Диаметр вакуумной камеры

мм

70

Угол поворота

град

5 5/8

Радиус кривизны

м

22,5

Длина сердечника

м

2.13

Полная длина магнита

м

2.3

Полная ширина сердечника

м

0.164

Полная высота сердечника

м

0. 470

Вес магнита

кг

~890

Ток при максимальном поле

A

12000

Индуктивность обмотки

мГн

0.36










Внутренний диаметр вакуумной оболочки

мм

644

Длина вакуумной оболочки

м

1,9










Максимальная температура геля в обмотке

K

4.65

Разница давлений в гелиевых магистралях

бар

0.196

Конструкция двухапертурных квадрупольных линз и мультипольных корректоров в настоящее время находится в стадии концептуального проектирования.


4.4. Вакуумное оборудование изоляционного вакуумного объема и пучковых камер
Вакуумная система колладера структурно включает в себя

- изоляционный вакуумный объем, предназначенный для уменьшения притока тепла к элементам структуры, находящимся при криогенной температуре,

- васоковакуумный объем пучковых камер.

Вакуумная система изоляционного вакуумного объема предназначена для обеспечения давления < 10-6 Торр. Откачка изоляционного объема производится магниторазрядными насосами. Предварительное разрежение создается форвакуумными насосами.

Вакуумная система пучковых камер коллайдера предназначена для обеспечения статического вакуума  Торр на теплых участках вакуумной камеры и Торр на холоде. При этом время жизни пучка из-за взаимодействия с атомами остаточного газа составляет не менее 10 часов. Размещение основного вакуумного оборудования на участке встречи пучков и в поворотной секции кольца схематически представлено на Рис. 4.4, Рис. 4.5.

Рис. 4.4. Конструкция вакуумной системы коллайдера в окрестности точки встречи пучков.



Рис. 4.5. Схема размещения основного вакуумного оборудования в поворотной секции кольца коллайдера.


При общей длине коллайдера 336 м, его «холодная» часть составляет ~ 311 м а «теплые» прямолинейные промежутки ~ 25 м. Поверхность «холодной» части пучковой вакуумной камеры имеет криотемпературу Т ~ 5 К, «теплой» - комнатную Т ~ 300 К. Для получения требуемого вакуума в теплых прямолинейных участках необходимо соблюсти современные требования предварительной подготовки поверхностей стенок пучковой камеры. В эти требования входят предварительное вакуумное обезгаживание деталей при температуре ~ 9000 C для удаления водорода и непосредственное обезгаживание на месте (“in-situ bake”) при температуре ~ 300 0 C. Поскольку камера детектора не может быть прогрета на месте, предусматривается обезгаживание ее поверхности тлеющим разрядом. Состав основного вакуумного оборудования коллайдера приведен в таблицах 4.3, 4.4.
Табл. 4.3. Состав основного оборудования вакуумной системы пучковых камер.





Наименование

Кол-во

Стационарные

Мобильные

1

Датчик давления с холодным катодом

IKR 060, DN40 CF



80




2

Датчик давления Pirani

4




3

Форвакуумный насос Varian TriScroll 300

44

4

4

Турбомолекулярный насос

Pfeiffer TMU 071 YP DN63 CF-F



28




5

Турбомолекулярный насос

Pfeiffer TMU 521 YP DN160 CF-F



16

4

6

Адсорбционный насос 70 l/s

40




7

Магниторазрядный насос 70 l/s

4




8

Титановый сублимационный насос 70 l/s

4




9

Высоковакуумный шибер

10836-CE44 DN 63



72




10

Высоковакуумный шибер

10848-CE44 DN 160



40



Таблица 4.4. Состав основного вакуумного оборудования изоляционного вакуумного объема






Наименование

Кол-во

Стационарные

Мобильные

1

Датчик давления с холодным катодом

IKR 060, DN40 CF



80




2

Датчик давления Pirani

4




3

Форвакуумный насос Varian TriScroll 300

44

4

4

Турбомолекулярный насос

Pfeiffer TMU 071 YP DN63 CF-F



28




5

Турбомолекулярный насос

Pfeiffer TMU 521 YP DN160 CF-F



16

4

6

Адсорбционный насос 70 l/s

40




7

Магниторазрядный насос 70 l/s

4




8

Титановый сублимационный насос 70 l/s

4




9

Высоковакуумный шибер

10836-CE44 DN 63



72




10

Высоковакуумный шибер

10848-CE44 DN 160



40






4.5. Устройства впуска частиц (ударные магниты)
Ударные магниты, предназначенные для впуска частиц в кольца коллайдера, размещаются в длинных прямолинейных секциях на теплых участках вакуумной камеры. Они представляют собой длинные линии на основе ферритов, питаемые от импульсных источников, расположенных на огораживаемых площадках за пределами магнитной дорожки коллайдера.
4.6. Широкополосные и высокодобротные резонаторы с ВЧ питанием
Высокочастотная система каждого из колец коллайдера включает в себя две ускоряющие станции. Одна из них, предназначенная для накопления пучка, создается на основе широкополосного резонатора. Вторая – обеспечивающая режим столкновений коротких сгустков, на основе высокодобротного одномодового перестраиваемого ВЧ резонатора.
На Рис. 1.13 показан ближайший прототип широкополосной ВЧ станции коллайдера. Полная длина резонатора составляет 80 см с учетом ВЧ зазора. Внешний диаметр экрана не превышает 60 см, что позволяет разместить резонатор между пучковыми камерами.

Рис. 1.13. ВЧ станция на основе широкополосного резонатора, разработанная в FZJ (Юлих, Германия) для накопителя HESR проекта FAIR (Дармштадт, Германия).


Близкий по конструкции резонатор был разработан для ВЧ системы Бустера в ИЯФ им. Г.И.Будкера (Новосибирск) (Рис. 1.14). Масса ускоряющей станции 1760 кг, из них масса резонатора – 860 кг, генератора – 900 кг. Габариты ускорительной станции в сборе – 140010201705, отдельно габариты резонатора  1400550605, генератора – 127510201100. Суммарная мощность потребляемая от трехфазной сети 220/380 В в максимальном режиме составляет 50 кВт. Генератор располагается непосредственно в опоре резонатора и отдельного помещения не требует. Аналогичная станция, после согласования габаритных размеров, будет использоваться и для колец коллайдера.

Одномодовый перестраиваемый ВЧ резонатор в настоящее время находится в стадии проектирования. Питание одномодовых резонаторов осуществляется от генераторов, расположенных на огораживаемой площадке за пределами магнитной дорожки коллайдера.

Резонаторы обоих типов размещаются в длинной прямолинейной секции коллайдера, на теплом участке вакуумной камеры.
4.7. Устройства поглощения частиц пучка, имеющих большие амплитуды колебаний
В каждом из колец коллайдера устанавливается шесть устройств для поглощения частиц пучка (перехватчиков пучка или beam catchers) Два – в длинной прямолинейной секции, и четыре – в поворотных. Конструкция перехватчиков взята подобной конструкции, предложенной в техническом проекте Super Fragment Separator в рамках проекта FAIR (http://www-win.gsi.de/FAIR-EOI/PDF/TDR_PDF/TDR_Super-FRS_.pdf) – параграф 2.4.11.1, стр. 109. Перехватчик является составным: состоящсостоящим из первого слоя графита толщиной 35 см и второго слоя стали толщиной 30 см. Выбор материалов для перехватчика осуществлен как с точки зрения температурной стойкости к локальному нагреву, так и с точки зрения поглощения энергии первичного и вторичного излучения для снижении активации стоящего за перехватчиком оборудования. Толщина слоя графита превышает ионизационный пробег ядер золота с энергией 4,5 ГэВ/н (34,2 см для графита плотностью 2,1 г/см3).


Толщина слоя стали выбрана так, чтобы подавить каскад вторичных адронов из графитовой части перехватчика.

Каждый перехватчик окружается локальной биологической защитой.


4.8. Прочие неструктурные элементы
Кроме вышеперечисленных элементов магнитооптической системы коллайдера на периметре колец располагаются также пикапы и кикеры систем обратной связи, пикапы и кикеры системы стохастического охлаждения, устройства управления ориентацией спина частиц, устройства диагностики пучка. Большинство из этих устройств находится в стадии разработки. По габаритам и весу они не превышают структурные магниты. Технология монтажа некритично зависит от их конструкции и конкретного положения на окружности колец.
4.9 Общие требования к размещению оборудования
Температура воздуха внутри биологической защиты при работающем оборудовании коллайдера должна находиться в пределах 15…30 оС.
5. ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ по распределительным устройствам системы электропитания
5.1. Назначение
Распределительное устройство 6 кВ предназначено для питания систем электропитания и защиты структурных элементов магнитной системы коллайдера. РУ 380 В предназначено для питания всех остальных элементов коллайдера, размещаемых в здании 205.
5.2. Состав и размещение оборудования.

Система электропитания здания 205 включает в себя распределительное устройство 6 кВ и распределительное устройство 380 В. Они располагаются в помещениях нижнего этажа западной пристройки.

Сеть питания электроприемников – 3х380/220В, 50Гц
6. ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ ПО ДТЕКТОРАМ MPD и SPD
6.1. Назначение
Детектор MPD предназначен для проведения экспериментов в области релятивистской ядерной физики при столкновениях пучков ядер тяжелых элементов (золота), ядер тяжелых элементов с протонами и протон-протонных столкновениях.

Детектор SPD предназначен для проведения экспериментов по физике спина при столкновениях пучков ядер легких элементов.


6.2. Состав и размещение оборудования.

MPD состоит из различных детектирующих подсистем (Рис. 6.1), которые обеспечивают эффективную регистрация продуктов реакций, образующихся при столкновении тяжелых ионов. Габаритные размеры детектора составляют: 8.14 м вдоль траектории сталкивающихся пучков, и примерно 5.5 м в диаметре. Для размещения детектора на оси коллайдера он располагается в приямке глубиной 4.5 м от медианной плоскости коллайдера. По обе стороны детектора (перпендикулярно оси сталкивающихся пучков размещаются платформы с электроникой, газовым хозяйством и системой охлаждения, занимающие  7.5 м от оси пучка. Полный вес детектора в сборе составляет примерно 700 т. Для упрощения монтажа подсистемы детектора разбиваются на фрагменты весом не более 50 т.


Сборка и обслуживание детектора осуществляется в специально оборудованной зоне, куда детектор со всеми обслуживающими системами выкатывается между сеансами работы комплекса. Вся зона располагается в приямке, глубиной 4.5 м от медианной плоскости коллайдера. В зоне предусмотрено место для складирования элементов детектора после разгрузки и для подготовки их к сборке. Минимальный размер зоны составляет 20х20 м2.
Системы детектора потребляют примерно 150 кВт электрической мощности, их охлаждение осуществляется дистиллированной водой с расходом примерно 500 л/мин.

Рис. 6.1. Схематическое изображение многоцелевого детектора MPD:

TOF (time of flight) – время-пролетный детектор, ECal (electromagnetic calorimeter) – электромагнитный калориметр, ZDC (zero degree calorimeter) – калориметр под нулевым углом, TPC (time projection chamber) газоразрядные трубки для анализа траекторий, BBC (beam-beam counter) – счетчик столкновений, CPC (charge projection chamber) газоразрядные детекторы заряда, IT (inner tracker) – внутренний анализатор траекторий, FD (forward detector) – детектор частиц, рассеянных по ходу пучка, Cryostat – криостат для сверхпроводящего соленоида с полем 0.5 Tл.
Концепция детектора, предназначенного для проведения экспериментов со встречными поляризованными пучками SPD (Spin Physics Detector) находится в стадии разработки. По предварительным оценкам по весо-габаритным характеристикам и по потребляемой мощности SPD заведомо не будет превышать MPD. Для размещения и монтажа SPD оборудуется технологическая зона полностью аналогичная технологической зоне MPD.
6.3. Общие требования к технологическим зонам
Температура воздуха при работающем оборудовании детекторов должна находиться в пределах 15…30 оС.

Освещённость в местах расположения элементов детекторов, должна быть не ниже соответствующей разряду зрительных работ IVб, фон средний (СНиП 23-05-95).


6.4. Промышленные отходы
Основным видом промышленных отходов является:
7. ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ по криогенной системе
7.1. Назначение
Система криогенного обеспечения коллайдера предназначена для охлаждения элементов магнитооптической структуры колец и измерительных полупериодов системы электропитания до температуры 4.5 К.

7.2. Состав и размещение оборудования.

Кольца коллайдера будут охлаждаться двумя рефрижераторами 4 и 5 с избыточным обратным потоком, так называемыми сателлитами. Они находятся в непосредственной близости от криостатируемых колец и работают за счет жидкого гелия, получаемого от центральной криогенной станции. С центральным ожижителем гелия и компрессорным цехом они соединяются тремя магистральными трубопроводами: сжатого гелия 1, обратного гелия 2 и жидкого гелия 3, имеющего вакуумную суперизоляцию и теплозащитный экран. Такая схема позволит в каждом из находящихся на значительном удалении сателлитных рефрижераторов обойтись минимумом оборудования.

Рефрижераторы состоят из теплообменников и сборника жидкого гелия, обладают высокой надежностью и не требуют обслуживания.

Все менее надежные и требующие постоянного внимания персонала машины будут сосредоточены в одном месте – на центральной криогенной станции. При таком построении схемы, несмотря на отсутствие в сателлитных рефрижераторах турбодетандеров и других сложных машин, сохраняется высокая энергетическая эффективность системы.


8. ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ по системам электропитания и защиты элементов кольца
8.1. Назначение
Система электропитания и защиты структурных магнитов и линз коллайдера предназначена для создания и стабилизации рабочего магнитного поля в коллайдере и для эвакуации энергии из магнитной структуры в случае перехода одного из элементов в нормально проводящее состояние.
8.2. Состав и размещение оборудования.

Каждое из колец коллайдера (верхнее и нижнее) имеет независимую систему электропитания и защиты структурных магнитов и линз. Кроме того, каждое кольцо по структуре системы питания разбито на два полукольца, включающих магнитные элементы коротких прямолинейных секций и примыкающих к ним двух поворотных секций. Линзы и магниты длинных прямолинейных секций питаются от независимых источников малой мощности.


За основу при построении системы электропитания каждого из полуколец принято последовательное соединение структурных дипольных магнитов, квадрупольных фокусирующих и дефокусирующих линз. Для гибкого выбора рабочей точки коллайдера предназначены по два дополнительных существенно меньшей мощности источника питания на каждое из полуколец: один позволяет одновременно изменять градиент поля в фокусирующих и дефокусирующих линзах, другой только в дефокусирующих.
Суммарная мощность основных источников питания составляет примерно 2 МВт, максимальный ток равен 12.1 кА. Для удобства эксплуатации основные источники питания верхнего и нижнего полуколец размещаются в специально оборудованной зоне площадью 12 х 8 м2 в непосредственной близости от коллайдера в здании № 205. Ориентировочные характеристики, габариты и вес основных элементов системы электропитания полукольца коллайдера приведены на Рис. 8.1.

8.1. Размещение элементов основных источников электропитания верхнего и нижнего полуколец коллайдера и ключей эвакуации энергии системы защиты магнитов и линз.


Кроме того, в состав системы электропитания входят два измерительных полупериода – восточного и западного полуколец. Они представляют собой структурный дипольный магнит и квадрупольную линзу, помещенные в общий криостат, и предназначены для контроля и стабилизации величины магнитного поля в коллайдере. Измерительные полупериоды располагаются за пределами помещения источника питания в непосредственной близости от сателитных рефрижераторов системы криогенного обеспечения (см. п. 8).
9. ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ ПО СИСТЕМЕ ВЧ ПИТАНИЯ
9.1. Назначение

Система ВЧ питания предназначена для создания ускоряющего напряжения на зазорах высокодобротных резонаторов верхнего и нижнего колец коллайдера.


9.2. Состав и размещение оборудования

Система ВЧ питания состоит из задающего генератора и трех каналов линейных усилителей мощности – двух для питания резонаторов и одного резервного.

Каждый канал усилителя обеспечивает на выходе 0.3 МВт ВЧ мощности в непрерывном режиме в диапазоне частот от 100 до 120 МГц.
10. ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ ПО источникам питания ударных магнитов
10.1. Назначение

Источники питания ударных магнитов предназначены для формирования мощных импульсов длительностью до 100 нс, прикладываемых к ударным магнитам в момент перевода пучка из Нуклотрона в одно из колец коллайдера.



10.2. Состав и размещения оборудования

Каждое из колец коллайдера оборудуется двумя источниками питания ударных магнитов (основным и резервным) располагаемым на огораживаемой площадке за пределами биологической защиты на минимальном расстоянии от ударных магнитов.

Источник питания представляет собой накопитель энергии и коммутирующее устройство.
11. ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ ПО СИСТЕМЕ УПРАВЛЕНИЯ И ДИАГНОСТИКИ
11.1. Назначение

Автоматизированная система управления (АСУ) ускорительного комплекса NICA базируется на существующей локальной вычислительной сети (ЛВС) ускорительного комплекса Нуклотрон и включает два физических уровня. Уровень переднего плана (Front – End Level) состоит из аппаратуры сбора данных и управления, подключенной к датчикам и исполнительным устройствам подсистем ускорительного комплекса. Уровень оператора (Console Level) включает рабочие станции, размещенные на центральном и локальных пультах управления ускорительным комплексом. На нем реализованы возможности сбора и отображения данных, управления подсистемами ускорителя, функционирования Alarm – службы, архивирования данных, взаимодействия с базами данных. АСУ – распределенная система, ее протяженность составляет примерно 500 м. ЛВС Нуклотрона построена по топологии «distributed backbone». Центральными узлами сети являются 24 - портовые коммутаторы, установленные в зданиях подсистем АСУ. Локальные узлы, включающие, например, серверы, рабочие станции, Front - End компьютеры, мини-коммутаторы подключены к центральным узлам, формируя локальную ЛВС является подсетью вычислительной сети ЛФВЭ ОИЯИ, связь с которой осуществляется с помощью компьютера-шлюза. Таким образом, внешние пользователи имеют доступ к открытым ресурсам АСУ.

АСУ коллайдера NICA является подсистемой АСУ ускорительного комплекса и предназначена для обеспечения оптимального режима работы оборудования коллайдера и синхронизации с работой АСУ других ускорительных установок комплекса.


следующая страница >>
Смотрите также:
Исходные данные по коллайдеру nica для технического задания на разработку проектной документации размещения ионного коллайдера nica в здании 205 лфвэ оияи
885.03kb.
4 стр.
Авиационный транспорт в 2012 году проведены работы по корректировке технического задания для доработки проектной документации «Обустройство аэродрома
18.1kb.
1 стр.
Межгосударственный стандарт система проектной документации для строительства условные обозначения элементов
232.29kb.
2 стр.
Приложение Исходные данные для выполнения задания 3
151.17kb.
1 стр.
Сводка отзывов по первой редакции проекта национального стандарта «Система проектной документации для строительства. Основные требования к проектной и рабочей документации»
683.7kb.
4 стр.
Приложение №3 Задание на разработку проектной документации
154.44kb.
1 стр.
Гост 21. 204-93 межгосударственный стандарт система проектной документации для строительства
327.6kb.
4 стр.
Государственное автономное учреждение Самарской области «Государственная экспертиза проектов в строительстве»
85.62kb.
1 стр.
Техническое задание на разработку рабочего проекта реконструкции улицы Нормандия Неман в г. Смоленске 1
30.5kb.
1 стр.
Уведомление о проведении открытого запроса предложений 26 июля 2012 год Общество с ограниченной ответственностью «Стивидорная компания «Малый порт»
40.65kb.
1 стр.
Расчёт подстропильных деревянных балок Исходные данные: Сбор нагрузок выполнен согласно сниП
27.66kb.
1 стр.
Рекомендаци и
58.83kb.
1 стр.