45 MV/m 高電界超伝導空洞( ILC AC) とそれに付随する物 - Cavity Package -...

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K.saito 機機機機機 14 Apr 2006 1 45MV/m 高高高高高高高高 (ILC AC) 高高高高高高高高高 - Cavity Package - 高高高 高高高高高高 ILC WG5 Asia Group Convener K.Saito

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45 MV/m 高電界超伝導空洞( ILC AC) とそれに付随する物 - Cavity Package - の開発、その性能実証 ILC WG5 Asia Group Convener K.Saito. ILC500 Gradient dependence with tunnel length and cost. TESLA. ILC BC. Relative Cost. ILC AC (acceptance ). Eacc [MV/m]. from J.Sekutowicz lecture Note. Cavity Design. 41. 48.5. - PowerPoint PPT Presentation

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K.saito 14 Apr 2006機構長面談 1

45MV/m 高電界超伝導空洞 (ILC AC)とそれに付随する物

- Cavity Package -の開発、その性能実証

ILC WG5 Asia Group Convener K.Saito

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Total cost = Tunnel(1 Eacc) + Cryomodul(1 Eacc) + RF(Eacc) + Cryoplant(Eacc2 )

+ Cryo - Operation(Eacc2 ) + Beampower(const)

= [CT + CCM]⋅1

Eacc + CRF ⋅Eacc + [CCryplant + CCryoop ]⋅Eacc 2 + CBeampower

ILC500 Gradient dependence with tunnel length and cost

20 25 30 35 40 45 5020

25

30

35

40

45

50

ILC500 LT=500E3/(0.7*Eacc)+7

Fill factor=0.7, BDS=7km

Eacc [MV/m]

TESLA

ILC BC

ILC AC(acteptance)

20 25 30 35 40 45 50 55 600.98

1

1.02

1.04

1.06

1.08

1.1

1.12

1.14

1.16

1.18

1.2

Rela

tive C

ost

Eacc [MV/m]

TESLA

ILC BC

ILC AC (acceptance)

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KEK Proposal:TESLA shape was designed in 1992 optimizing Ep/Eacc against field emission.Now field emission is not a hard limit by KEK recipe (EP+HPR+Bake process ).Gradient is limited critical magnetic field. Cavity shape has to be optimized on Hp/Eacc and Ep/Eacc for high gradient and high Q.

from J.Sekutowicz lecture Note

Cavity Design

4.26

Eacc, max =175 mT

(Bpeak / Eacc)

41 48.5 46.5

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10 9

10 10

10 11

0 10 20 30 40 50 60

RE Qo @ 2KQo

Eacc [MV/m]

Eacc,max = 52.4MV/mQo = 1.21E10

10 9

10 10

10 11

0 10 20 30 40 50 60

LL Qo @ 2KQo

Eacc [MV/m]

Eacc,max = 47.3MV/mQo = 1.13E10

10 9

10 10

10 11

0 10 20 30 40 50 60

ICHIRO Qo @ 2KQo

Eacc [MV/m]

Eacc,max = 51.4MV/mQo = 0.777E10

10

20

30

40

50

60

70

Date (Year)'91 '00'95 '05'93 '97 '03

High pressuer water rinsing

(HPR)

Electropolshing(EP)

+ HPR + 120 OC Bake

New Shape

Chemical Polishing

Done the Principle proof of the 50MV/m

Re-entrant Low-Loss

プレス発表’05 年  9 月 28 日  NHK ニュース、「おはよう日本」’05 年 10 月 12 日 日刊工業新聞’05 年 10 月 21 日 週間エネルギー通信’05 年 11 月  1 日 デイリー読売’06 年  1 月 24 日 日本経済新聞

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ICHIRO Cavity

109

1010

1011

0 10 20 30 40 50 60

Qo

Eacc []MV/m]

Eacc,max = 51.4MV/m @ Qo = 0.777E10

Goal : 51 MV/m!

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108

109

1010

1011

0 5 10 15 20 25 30 35 40

Qo

Eacc[MV/m]

2006/3/11 Sat.

add L.He after 7th meas.

Eacc=29.25Qo=1.02e10

Quench, hard barrier

X-ray started11MV/m

ICHIRO-0 latest result

Latest result of the ICHIRO#0

2K

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STF Phase 1 での 45MV/m 運転の実証試験

Power distribution scheme

Linear distributionwith circulator

Tree distributionwithout circulator

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RF 臨界磁場仮説 (T.Yogi 1977, K.Saito 2001)

Vortex line nucleation:  第2種超伝体

L

1

2μH 2 (πλ )2 ⋅L

magnetic field energy

super-condensation energy

−1

2μH c

2 (πξ 2 )⋅L

1

2μH 2λ2 −

1

2μH c

2ξ 2 = 0

H cLine =

ξ

λH c =

H c

κ

Vortex line

H: 実効値

真空 超伝導体表面

HCRF (T) = 2 ⋅

HC (T)

κ (T)

= 2 ⋅H C (0 )

κ(0)⋅ 1 −

T

TC

⎝ ⎜ ⎞

⎠ ⎟

4 ⎡

⎢ ⎢

⎥ ⎥

by K.Saito

Hc =κ

λ2hc

2e *=

κ

λ2(hc / 2e )

2π 2=

φ0

2π 2λξ

Hc2 = 2λ

ξ

φ0

2π 2λξ=

φ0

2πξ 2

φ0 = hc / 2e = 2.0678 × 10−7Gauss ⋅cm2

= 2.0678 × 10-15 T ⋅m 2

Abrikosov theory