21:52
Comentarii Adauga Comentariu

_ Cavitatea de accelerare răcită prin conducție se dovedește fezabilă pentru aplicații comerciale

_ Cavitatea de accelerare răcită prin conducție dovedește fezabil pentru aplicații comerciale

De la televizoare la aparate cu raze X, multe tehnologii moderne sunt activate de electroni care au fost extrași de un accelerator de particule. Acum, Thomas Jefferson National Accelerator Facility din cadrul Departamentului de Energie al SUA a colaborat cu General Atomics și alți parteneri pentru a debloca și mai multe aplicații prin explorarea procesului de proiectare, prototipare și testare a acceleratoarelor de particule care sunt mai puternice și mai eficiente, în același timp mai puțin costisitoare și voluminoase. .

Cercetarea a inclus proiectarea și fabricarea elementelor cruciale ale unui prototip de accelerator de particule, care include componente de răcire comerciale avansate și materiale supraconductoare noi. Prototipul a fost testat cu succes, demonstrând fezabilitatea designului pentru aplicații comerciale. Lucrarea a fost publicată recent în Physical Review Accelerators and Beams.

Membrii echipei de la Jefferson Lab au o experiență vastă în construirea de acceleratoare de particule avansate pentru cercetarea de bază. Pentru acest proiect, Jefferson Lab a subcontractat cu General Atomics pentru a începe să treacă dincolo de aplicațiile tehnologiei în cercetarea de bază pentru a căuta posibile beneficii societale.

Cercetătorii au început munca concentrându-se pe componentele acceleratorului de radiofrecvență supraconductoare (SRF) numite cavități rezonante la Jefferson Lab. Acceleratoarele de particule construite pe cavități SRF permit unele dintre cele mai puternice mașini de cercetare din lume, inclusiv instalația de accelerare a fasciculului de electroni continuu a Jefferson Lab. CEBAF este o facilitate pentru utilizatori DOE Office of Science care este dedicată dezvăluirii structurilor subiacente ale protonilor și neutronilor din nucleul atomului.

Acceleratorii de particule extrag electronii oferindu-le energie suplimentară măsurată în electroni-volți (eV). ), „accelerând” astfel electronii. Electronii, accelerați într-un mod similar ca în CEBAF, dar la o scară mult mai mică, pot fi folosiți pentru a reda imagini pe un ecran de televizor, pentru a face raze X pentru a face imagini pacienților sau pentru a curăța apele uzate și gazele de ardere.

În timp ce cavitățile SRF sunt foarte eficiente în accelerarea fasciculelor de particule, aceste sisteme pot fi foarte costisitoare de construit și de rulat. Una dintre cele mai mari cheltuieli este cerințele lor de răcire. Într-o mașină de cercetare tipică, de exemplu, cavitățile SRF trebuie să fie extrem de reci - la 2 Kelvin sau -456 ° F, ceea ce este doar câteva grade peste zero absolut - pentru a obține cea mai eficientă operație supraconductivă.

„Mijlocul tipic de răcire a unei cavități SRF este cu un sistem mare numit o instalație de criogenie cu heliu lichid. Aceste sisteme sunt costisitoare de instalat și de operat”, a spus Drew Packard, om de știință la divizia de Energie de fuziune magnetică (MFE) a General Atomics, care colaborează la proiect.

Heliul este în mod obișnuit recunoscut drept gazul folosit pentru a face baloane plutitoare, deoarece este mai ușor decât aerul. Heliul lichefiat, menținut sub 4,2 Kelvin, este elementul de alegere pentru a răci cavitățile supraconductoare la temperaturile lor foarte scăzute. Heliul curge peste suprafața exterioară a cavităților într-un proces numit convecție, eliminând căldura și menținând temperatura scăzută. Acest proces este similar cu modul în care funcționează un aparat de aer condiționat.

Crioplantele necesare pentru a menține heliul la această temperatură scăzută sunt complicate de proiectat și de operat, așa cum a menționat Packard. Heliul este, de asemenea, o resursă relativ rară, neregenerabilă, cu un proces de fabricație complex.

Echipa General Atomics a proiectat și testat un criostat orizontal care, în schimb, răcește cavitățile folosind răcirea prin conducție. Sistemul folosește sisteme criogenice gata făcute numite „cryocooler”. Aceste dispozitive sunt deja utilizate pe scară largă pentru a răci magneții supraconductori în aparatele de imagistică prin rezonanță magnetică (IRM) din spitale.

Pot fi atinse temperaturi foarte scăzute în timp ce se elimină cantități substanțiale de căldură prin montarea „capului rece” foarte conductiv al răcitorului criogen direct în cavitate. Puterea de răcire a criocoolerelor comerciale a crescut constant în ultimii ani, cu până la 5 W la 4,2 Kelvin disponibile în prezent.

„Una dintre tehnologiile inovatoare este capacitatea de a răci cavitatea prin conducție cu acestea. dispozitive comerciale compacte, în loc să aibă instalații de răcire criogenică mari, complexe și mai scumpe”, a declarat Gianluigi „Gigi” Ciovati, om de știință al echipei Jefferson Lab, care conduce proiectul. „Crioplantele cu heliu lichid nu vor fi necesare pentru sistemul la care lucrăm.”

În timp ce heliul lichid va continua să joace un rol important pentru acceleratorii mari care efectuează cercetări de bază și aplicate, tehnicile de răcire conductivă fără heliu va deschide calea pentru tehnologii mai compacte care pot servi în alte scopuri.

Prototiparea cavității

Sistemul conceput de echipă a încorporat și câteva progrese de ultimă generație. ca câteva noi. În primul rând, proiectarea cavității acceleratorului de particule la care a lucrat la Jefferson Lab a avut câteva caracteristici speciale.

La fel ca majoritatea cavităților acceleratorului de particule SRF, a fost realizat dintr-un material numit niobiu. Niobiul devine supraconductor la temperaturi apropiate de zero absolut. Cu toate acestea, această cavitate prototip avea un strat dintr-un material special de niobiu-staniu (Nb3Sn) adăugat la suprafața sa interioară. Niobiul-staniu devine supraconductor la o temperatură mai mare decât cea a niobiului pur. Folosirea acestui material a însemnat că cavitatea acceleratorului ar putea funcționa eficient la mai mult de două ori mai mult decât temperaturile scăzute necesare pentru niobiul obișnuit – dincolo de 4 Kelvin.

Exteriorul designului prototipului cavității acceleratorului de particule a primit, de asemenea, o atenție specială. Mai întâi a primit un strat subțire (2 mm) de placare de cupru. Apoi a fost împânzit cu trei urechi de cupru, unde sistemele de răcire criogenă puteau fi atașate la cavitate. În cele din urmă, a primit un strat gros de placare de cupru (5 mm). La fel ca într-o oală de gătit, placarea ajută cavitatea să transfere cu ușurință căldura.

„Practic, am construit o pătură termică de cupru pe exteriorul cavității printr-o combinație de pulverizare la rece și galvanizare. Acest lucru oferă un cale de conductivitate termică ridicată pentru ca căldura generată pe suprafața interioară să se deplaseze către suprafața exterioară și apoi spre criocooler", a explicat Ciovati.

O cavitate prototip a fost testată pentru prima dată la Jefferson Lab într-o baie de heliu lichid la 4,3 Kelvin (-452 ° F). Acest lucru este similar cu testarea de performanță pe care o va primi o cavitate de accelerare înainte de a fi instalată într-o mașină de cercetare. Testele stabilesc o linie de referință pentru performanța așteptată.

O cavitate prototip echipată în mod similar a fost apoi expediată către General Atomics pentru testele sale într-un prototip de criostat orizontal, similar cu un criomodul utilizat în acceleratoarele de particule bazate pe SRF.

p>

„Mai întâi, criostatul a fost evacuat de aer, iar apoi cavitatea a fost răcită sub pragul său de supraconductor și excitată cu un mic semnal RF pentru a demonstra gradientul de accelerare electrică”, a spus Packard. „Prin diagnosticare, am demonstrat că performanța cavității răcite prin conducție a atins aceleași specificații ca și testele anterioare cu heliu lichid efectuate la Jefferson Lab.”

În timp ce a fost răcită la aproximativ 4 Kelvin de doar trei criocooler comerciale atașate, componenta a atins un câmp magnetic de suprafață de vârf de 50 miliTesla, cel mai mare obținut vreodată în acest tip de configurație, oferind în același timp o funcționare stabilă.

Rezultatul îndeplinește cerințele pentru un accelerator capabil să producă electroni cu un 1 Câștig de energie MeV (1 milion de electroni-volți), care ar putea fi utilizat în aplicații de remediere a mediului. Fasciculele de electroni din apropierea acestei energii sunt utile pentru alte procese industriale, cum ar fi prelucrarea materialelor sau imagistica.

"Fasciculele de electroni sunt utile într-o varietate de aplicații comerciale. Această tehnologie compactă a acceleratorului supraconductor are un potențial considerabil pentru remedierea mediului, un exemplu fiind purificarea apei", a spus Packard. „Apa netratată poate conține concentrații nesigure de substanțe chimice, cum ar fi produsele farmaceutice sau PFAS, precum și agenți patogeni dăunători, cum ar fi E. coli sau salmonella. Fasciculele de electroni sunt foarte eficiente în distrugerea și descompunerea moleculelor complexe și a substanțelor organice în particule mai bazice, care sunt mai puține. care amenință sănătatea umană și mediul.”

„Acceleratoarele pe care le imaginăm sunt capabile să furnizeze între unu și 10 MeV”, a spus Ciovati. „Acest prototip este încă puțin mai mic decât atât, dar demonstrează că acest design inovator, cu capacitatea de a răci cavitățile cu aceste dispozitive comerciale, este fezabil.”

Prin proiectarea, construirea și operarea cu succes a Prototip de accelerator de particule cu o combinație de piese fabricate în industrie și criocooler-uri comerciale cu conducție disponibile, cele două echipe au făcut un pas mare către transformarea acceleratoarelor SRF eficiente, compacte și fiabile în realitate pentru aplicațiile comerciale.

"A existat o implicare destul de mare cu partenerii industriali - de la fabricarea cavitatii si productie pana la testarea finala. Am fost foarte impresionat si multumit de cantitatea de expertiza tehnica, cunostinte si angajament pe care le-am gasit in toti partenerii industriali. Am lucrat cu", a spus Ciovati.

Următorul pas este să ne concentrăm pe o combinație de îmbunătățiri ale designului și teste ulterioare.

"Vom evalua consumul de energie mai mare. cavități care permit o penetrare mai profundă a fasciculului de electroni în materiale”, a spus Packard. „Ne concentrăm, de asemenea, pe construirea întregului sistem prin integrarea criomodulului cu subsisteme suplimentare, precum și pe investigarea modalităților de a face sistemul mai ieftin.”


(Fluierul)


Linkul direct catre Petitie

CEREM NATIONALIZAREA TUTUROR RESURSELOR NATURALE ALE ROMANIEI ! - Initiativa Legislativa care are nevoie de 500.000 de semnaturi - Semneaza si tu !

Comentarii:


Adauga Comentariu



Citiți și cele mai căutate articole de pe Fluierul:

_ Ipoteză interesantă din Europa: începe o 'înarmare a comerțului' la nivel mondial

_ Verstappen spune că este fericit la Red Bull, așa că „nici un motiv” să plece

_ World Vision: Programul Masă Sănătoasă, implementat real într-o treime dintre şcolile beneficiare

_ Aurul lui Fool’s poate fi valoros după ce oamenii de știință au făcut o descoperire „neașteptată” în Munții Appalachi

_ De Rossi va continua ca antrenor al Romei

_ Candidează sau nu la șefia CJ Prahova? Iulian Dumitrescu: 'Știți că am dreptul să candidez' - ce acuzații lansează cu privire la dosarul în care este anchetat

_ Forțele Aeriene Române au depistat o nouă dronă lângă baza Mihail Kogălniceanu

_ Operație pe coloană vitală pentru Maria, o fetiță care visează să danseze. A trecut prin multe încercări ce i-au gravat lacrimi pe obrăjori

_ Polițist, acuzat de viol de victima unui caz de care se ocupa: 'A insistat să urc la e în casă'

_ Avarie în Bucureşti: Aproximativ 100 de blocuri nu au apă caldă până duminică

_ Iată de ce experții nu cred că însămânțarea norilor a jucat un rol în ploaia din Dubai

_ Pediatrii cer interzicerea lovirii copiilor de către părinţi. Se reclama actuala lege ca fiind 'periculos de vagă'

_ TREBUIE VEZIT: O�Keefe Media Group descoperă cine conduce cu adevărat Casa Albă � Un consilier special dezvăluie că Barack Obama și Hillary Clinton sunt �ncă implicați �n culise! (VIDEO)

_ 11 sportivi români vor urca în ring la Campionatul European de box

_ PNL Argeș susține că PSD susține la primăria Călinești un candidat aflat în registrul agresorilor sexuali

_ Alertă alimentară majoră. Bucăţi de sticlă, descoperite într-un borcan cu zacuscă produsă în România

_ Litoralul românesc are o nouă stațiune: Mamaia Nord. Astăzi s-a lansat oficial Organizația de Management al Destinației Mamaia Nord

_ Liderii Uniunii Europene au decis să extindă sancţiunile împotriva Iranului după atacul asupra Israelului / Se aşteaptă ca Israelul să atace Iranul doar după Paşte

_ Disperarea din spatele ultimei farse ruse ale politicienilor europeni

_ 20 de copii dintr-un ansambu popular din Sibiu ar putea fi aduși acasă din Dubai împreună cu premierul Ciolacu. Nu mai au cum să se întoarcă în țară

_ Israel 'can take the win and doesn't need to respond' to Iran's 'performatory attack'

_ Alertă meteo - ANM a emis Cod Galben de vremea rea în mai multe județe / Harta zonelor vizate

_ VIDEO incredibil: Candidat la primărie, biciuit de fratele primarului după ce a ridicat o dronă deasupra casei sale

_ Georgian president tells FRANCE 24 'foreign agents' bill a Russian strategy

_ VIDEO | Prima cabană construită vreodată în România: Istoria unui loc de poveste

_ Blocați pe munte 'în adidași', în condiții de zăpadă și frig: Tinerii din Ucraina fug în România de teama războiului

_ VIDEO - Doi tineri mascați au intrat în locuința unei femei din București: Poliția i-a reținut imediat

_ Controversat miliardar german, care și-ar fi înscenat moartea într-o dispariție în Alpi, văzut bine-mersi în Rusia

_ Țipetele lui Zelenski au dat roade: Slovacia vrea să cumpere muniții pentru Ucraina, dar pe chetă!

_ Scandalul morților de la Spitalul Pantelimon. Rafila: 'Cred că sunt obiective rezultatele anchetei interne / Decesele nu sunt doar din ATI'

_ Economia Greciei creşte susţinut după un deceniu de probleme

_ Radu Petrescu arbitrează meciul Oţelul Galaţi - Universitatea Cluj, din semifinalele Cupei României

_ Înregistrare din ședința PNL: 'Cîrstoiu va fi ciuca de bătaie dacă nu clarifică foarte limpede toate problemele'

_ Erupţia vulcanului Ruang din Indonezia: Evacuări şi închiderea unui aeroport

_ O insulă nelocuită de lângă Mykonos este scoasă la vânzare. Are peșteri cu ape turcoaz

_ Solicitant de azil eșuat, de 40 de ani, care purta o pancartă pe care scria „migranții nu sunt criminali” a violat o fată de 15 ani, după ce deportarea sa înapoi în Africa a fost blocată de un echipaj de cabină care face bine.

_ HiSky poate începe operarea zborurilor regulate către Canada

_ Proprietarul barului este văzut la telefon cu poliția în SECOND înainte ca „fosta cumnată să-l înjunghie până la moarte” – care apoi le-a spus polițiștilor „Sunt bucuros că am făcut-o”, a auzit instanța.

_ Am fost într-o vacanță cu buget redus în Maldive timp de șase zile și am cheltuit doar 416 GBP pentru mâncare, activități și cameră cu vedere la ocean

_ Una din trei persoane va fi lovită cu „ucigaș tăcut” pe fondul unei creșteri uriașe a stării

_ UN Security Council to vote Friday on Palestinian UN membership

_ Atenţionare ANM: Cod galben de vânt puternic în Bucureşti şi 6 judeţe, până diseară

_ Guardiola, antrenorul lui Manchester City, nu are regrete după eliminarea din sferturile UCL

_ Este baterea monedelor pe cale să devină o altă artă britanică pierdută? LEE BOYCE despre decizia șoc a monetății regale

_ Fraudă de 160.000 de euro! Procurorii lui Kovesi au descins la Botoșani - vizate sunt și instituții publice

_ Importanța calității detergenților în procesul de spălare auto

_ Google AFACE 28 de angajați pentru implicarea lor în protestul de 1,2 miliarde de dolari din Israel în cadrul birourilor din New York și California

_ O întâlnire cu o escortă braziliană, presupuse bufnii de băutură la un spectacol de la Katherine Jenkins Proms și susține că a îmbătat un câine: istoricul bizar al parlamentarului conservator suspendat Mark Menzies

_ PMP: Curtea de Apel a validat congresul din martie 2023, unde Tomac a fost votat preşedinte

_ INVESTIȚIE DE BĂNĂ: Elevii de gimnaziu ies în protest după ce liderii școlii le permit „Blănorilor” să-i terorizeze – MUSCĂ, ZRUPĂ, LĂTRA, MESTEC BEȚI, AU O LITIERĂ PENTRU PISICI în baie (VIDEO)

_ Iată că vin bebelușii nepo-muzici! Copiii marilor muzicii care nu au atins notele înalte cu cariera lor... și cei care și-au eclipsat faimosul părinte (cum fac echipă fiii lui John Lennon și Paul McCartney)

_ Curs valutar, 18 aprilie

_ Uriașul monstru marin al lui Somerset! Un ihtiosaur uriaș de două ori mai mare decât un autobuz din Londra a cutreierat Regatul Unit în urmă cu 200 de milioane de ani, arată un studiu

_ Am petrecut zeci de ani subvenționând „săraca noastră” prietenă... apoi a cumpărat o a doua casă și un Range Rover de 75.000 lire sterline!

_ Boeing's safety culture under fire at US Senate hearings

_ NASA: China maschează prezenţa militară în spaţiu cu programe civile

_ Australia's Law a fost numit antrenor principal al gazdelor Cupei Mondiale T20 din SUA

_ De Rossi va rămâne antrenorul romilor „în viitorul previzibil”

_ Kate Middleton își pregătește retragerea într-o casă secretă. Unde se va retrage prințesa pentru a se recupera - Un loc puțin cunoscut publicului

_ Joey Essex și James Argent dezvăluie IADUL sărbătorilor din Dubai după ce au fost forțați să fugă din apartamentul inundat și au lipsit avertismentele meteorologice ale guvernului


Pag.1 Pag.2 Pag.3 Pag.4 Pag.5 Pag.6 Pag.7
Pag.8 Pag.9 Pag.10 Pag.11 Pag.12 Pag.13 Pag.14 Pag.15
Pag.16 Pag.17 Pag.18 Pag.19 Pag.20

Nr. de articole la aceasta sectiune: 1189, afisate in 20 pagini.