AbstractLarge particle accelerators are proposed as drivers for new ways to produce electricity from nuclear fusion and fission reactions. The accelerators must be designed to deliver high particle beam currents to a target facility with very little beam spill along the accelerator itself, in order that accelerator maintenance can be accomplished without remote manipulators. Typically, particle loss is preceded by the formation of a tenuous halo of particles around the central beam core, caused by beam dynamics effects, often coupled with the slight imperfections inevitable in a practical design. If the halo becomes large enough, particles may be scraped off along the accelerator. The tolerance for beam spill in different applications is discussed, halo mechanisms and recent work to explore and understand their dynamics are reviewed, and possible directions for future investigation are outlined.
大型粒子加速器は、核分裂反応および核融合反応から電力を新たに生成する方法のための駆動源として提案されている。加速器は、高粒子ビーム電流を標的施設に供給するように設計されなければならず、その際、加速器自体に沿ったビームの漏れはごくわずかでなければならない。これにより、遠隔操作マニピュレータを用いることなく加速器の保守が可能となる。典型的には、粒子損失の前段階として、中心ビームの周囲に希薄な粒子ハローが形成される。これは、実用的な設計において避けられないわずかな不完全性と相まって、ビームダイナミクス効果によって引き起こされる。ハローが十分に大きくなると、粒子は加速器に沿って削り取られる可能性がある。本稿では、異なる応用におけるビーム漏れの許容度について議論し、ハローのメカニズムとそのダイナミクスを理解するための最近の研究を概説し、今後の調査のための可能な方向性を概説する。