Low-energy medium-luminosity Muon Collider (MC) is being studied as a possible Higgs Factory (HF). Electrons from muon decays will deposit more than 300 kW in superconducting magnets of the HF collider ring. This imposes significant challenges to superconducting (SC) magnets used in the MC storage ring (SR) and interaction regions (IR). The magnet designs are proposed which provide high operating gradient and magnetic field in a large aperture to accommodate the large size of muon beams due to low \b{eta}* as well as the cooling system to intercept the large heat deposition from the showers induced by decay electrons. Specific distribution of heat deposition in the lattice elements MC SR requires large aperture magnets to accommodate thick high-Z absorbers to protect the SC coils. Based on the developed MARS15 model and intense simulations, a sophisticated radiation protection system was designed for the collider SR and IR to bring the peak power density in the superconducting coils below the quench limit and reduce the dynamic heat deposition in the cold mass by a factor of 100. The system consists of tight tungsten masks in the magnet interconnect regions and elliptical tungsten liners in magnet aperture optimized for each magnet. It also reduces the background particle fluxes in the collider detector.
Reducing backgrounds in the higgs factory muon collider detector
125 GeV希格斯工厂(HF)μ子对撞机(MC)的初步设计已经确定了HF探测器上巨大的本底载荷。这与12倍更高的μ介子衰变概率在HF相比,以前研究的1.5 TeV MC。作为MARS 15优化研究的结果,它表明,与精心设计的保护系统中的相互作用区域,在机器探测器接口和探测器内,可以减少背景率到一个可管理的水平,类似于实现优化的1.5-TeV的情况下。HF探测器背景的主要特点,提出的配置发现。
Radiation effects in a muon collider ring and dipole magnet protection
μ子对撞机储存环(MCSR)的要求和运行条件对超导磁体提出了重大挑战。偶极磁体应该提供高磁场以减小环周长,从而在其寿命期间最大化μ子碰撞的数量。对于1.5 TeV c.o.m.,三分之一的束能量通过衰变电子以0.5 kW/m的速率沿着晶格连续沉积。光度为1034 cm-2s-1。与质子机中的偶极子不同,MCSR偶极子应该允许这种动态热负荷在水平面中逸出磁体氦体积,主要朝向环中心。本文分析和比较了两种偶极磁体设计的MCSR中的辐射效应。在这两种情况下,互连区域中的钨掩模用于减轻磁体线圈中前所未有的动态热沉积和辐射。
加速器设备的保护与加速器技术一样古老,多年来一直与高功率设备有关。例如,防止供电设备过热(磁铁、功率转换器、高电流电缆),防止超导磁铁失超后损坏,以及速调管。尽管早在1967年就有一篇论文讨论了SLAC直线加速器(斯坦福直线加速器中心)的束流损伤,但对设备束流事故的保护是最近才出现的。它与高功率质子加速器束流功率的提高、电子-正电子加速器同步辐射光的发射以及束流能量的增加有关。设计机器保护系统需要对加速器物理和操作有很好的理解,以预测可能导致损坏的可能故障。机器保护包括射束和设备监控、安全停止射束操作的系统(例如,倾倒射束或在低能量时停止射束)以及在这些系统之间提供胶水的联锁系统。最新的加速器LHC将以每束约3 x 10 $^{14}$质子运行,对应于每束360 MJ的能量存储。在不受控制的射束损失的情况下,这种能量会对加速器设备造成巨大损害,并且损坏加速器重要部件的单一事故可能会中断多年的运行。本讲座将概述加速器设备的保护要求,并介绍各种保护系统。这些例子主要来自LHC和ESS。
Critical problems of energy frontier Muon Colliders: optics, magnets and radiation
本白皮书汇集了我们以前对μ子对撞机(MC)的研究,并提出了6 TeV MC光学器件,超导(SC)磁体的设计概念,以及对保护系统的初步分析,以减少磁体辐射负载以及探测器中的粒子背景。SC磁体和探测器保护考虑对晶格选择施加了严格的限制,因此对撞机光学系统、磁体和机器探测器接口(MDI)的设计紧密交织在一起。作为一个第一近似,我们使用的相互作用区域(IR)的设计与β星=3毫米,而对于弧,我们重新缩放的3 TeV MC的弧细胞设计。传统的cos-theta线圈的几何形状和Nb 3Sn超导体被用来提供场图的分析和优化的电弧晶格和IR设计,以及研究的束流动力学和磁铁的辐射防护。将需要线圈中的应力管理以避免脆性SC线圈的大的退化或甚至损坏。在假设的IR设计中,靠近相互作用点(IP)的偶极子和每个IR中的钨掩模(以保护磁体)有助于减少检测器中的背景粒子通量。在探测器螺线管场的辅助下,距离IP 6至600 cm区域内的钨喷嘴捕获了靠近IP产生的大部分衰变电子以及IP中产生的大部分非相干电子-正电子对。在MDI区域使用先进的钨、铁、混凝土和硼化聚乙烯屏蔽,可以实现本底负荷的三个数量级以上的总减少。
Coupling of Magneto-Thermal and Mechanical Superconducting Magnet Models by Means of Mesh-Based Interpolation
CERN(欧洲核子研究组织);Institute of Automatic Control, Technical University of Łódź(罗兹理工大学自动控制研究所);Fraunhofer Institute SCAI(弗劳恩霍夫SCAI研究所);Paul Scherrer Institute(保罗谢尔研究所);Technische Universität Darmstadt(达姆施塔特工业大学);RWTH Aachen(亚琛工业大学)