OPORTUNIDADES DE NEGOCIO EN EL SINCROTRÓN

OPORTUNIDADES DE NEGOCIO
EN EL SINCROTRÓN
Consorcio para la construcción, equipamiento y
explotación del Laboratorio de Luz Sincrotrón
Tel. 93-581 28 41
Fax 93-581 32 13
Edificio Cn, Campus UAB
08193 Bellaterra (SPAIN)
ÍNDICE
INTRODUCCIÓN
3
EL SINCROTRÓN
4
ELECTROIMANES
ELECTROIMANES COMBINADOS DEL ANILLO
DIPOLOS DEL BOOSTER
CUADRUPOLOS
SEXTUPOLOS
ELECTROIMANES PULSADOS
ELECTROIMANES CORRECTORES
FUENTES DE ALIMENTACIÓN
6
7
8
9
11
12
13
14
CAVIDADES DE RADIOFRECUENCIA
CAVIDAD
SISTEMA DE ALIMENTACIÓN
SISTEMA DE VACÍO
SISTEMA DE BOMBEO
CÁMARAS DE VACÍO DEL ANILLO
CÁMARAS DE VACÍO DEL BOOSTER
CÁMARAS DE VACÍO DE LAS LÍNEAS DE TRANSFERENCIA
SISTEMA DE DIAGNÓSTICO
15
15
16
17
17
18
20
20
21
22
22
23
MONITORES DE POSICIÓN DEL HAZ
COLIMADORES DEL HAZ
PANTALLAS
SISTEMA DE CONTROL
24
25
25
HARDWARE
SOFTWARE
DISPOSITIVOS DE INSERCIÓN Y LÍNEAS DE LUZ
DISPOSITIVOS DE INSERCIÓN
FRONT END
LÍNEAS DE LUZ
ESTACIONES EXPERIMENTALES
OBRA CIVIL
26
26
28
29
30
32
32
32
32
32
33
33
EDIFICACIONES
TUNEL DE SEGURIDAD
SOPORTES Y ALINEACIÓN
POTENCIA ELÉCTRICA
ACONDICIONAMIENTO DE AIRE
SISTEMA DE REFRIGERACIÓN
1
2
INTRODUCCIÓN
El presente documento pretende dar una visión general de las necesidades
tecnológicas y constructivas que requiere la construcción del acelerador de electrones para
producción de luz de sincrotrón previsto en el área catalana del Vallés, cuya construcción
fue aprobada el 8 de marzo de 2002.
Este proyecto es único tanto por el hecho de involucrar muy diferentes tecnologías y
servicios como por su gran envergadura. El presupuesto destinado a la construcción del
sincrotrón es de 164 millones de Euros, repartidos en ocho anualidades.
Debido a la complejidad del sincrotrón, en el presente documento se han abarcado
únicamente los componentes más relevantes y que se han considerado de mayor interés
para la comunidad industrial y tecnológica del país.
Es importante recalcar que éste es un documento meramente de información que no
pretende establecer las especificaciones técnicas detalladas de cada componente y que tan
sólo pretende motivar aquellas empresas que crean que pueden asumir la realización o el
desarrollo de uno o más de estos componentes a que se pongan en contacto con nosotros.
De hecho, los parámetros tecnológicos que aquí se muestran corresponden al
proyecto del sincrotrón acabado de elaborar en diciembre de 1997, cuyo informe se puede
hallar completo en: www.lls.ifae.es/report/report.html.
En la actualidad, transcurridos seis años desde la finalización de dicho informe, se ha
empezado a realizar una actualización general del diseño, que modificará sustancialmente las
prestaciones de la máquina, aunque no cambiará los órdenes de magnitud de los parámetros
que se presentan en este documento. Tómense pues los datos aquí contenidos como una
ejemplificación, y no como una relación detallada referida al diseño real del futuro
sincrotrón.
Para obtener más información pueden contactar con:
Dr. Josep Campmany
Laboratori del Sincrotró
Edifici Cn, Campus UAB, 08193 Bellaterra
Tel:
93-581.26.98
Fax: 93-581.32.13
email: campmany@ifae.es
O visitar nuestro sitio web: www.cells.es
3
EL SINCROTRÓN
El sincrotrón tiene como objetivo la producción de luz sincrotrón para su utilización
en aplicaciones científicas e industriales.
El diseño conceptual de 1997 consta de tres aceleradores. Un acelerador lineal en
el que se generan electrones que son acelerados hasta una energía de 100 MeV. Estos
electrones se transfieren a un acelerador circular o booster, donde serán acelerados hasta
alcanzar la energía de funcionamiento, 2.5 GeV. A continuación serán transferidos al anillo
principal donde se mantendrán circulando con energía constante. En las zonas curvas de la
trayectoria en el anillo principal se producirá la emisión tangencial de luz sincrotrón. Parte de
la radiación emitida se extraerá del anillo a través de unas aberturas tangenciales, llamadas
front ends, y se guiará por medio de las líneas de luz hasta las estaciones experimentales,
donde finalmente el usuario realizará sus experimentos.
El acelerador lineal es un componente que por su particularidad se pretende adquirir
como un sistema turn-key, y que por lo tanto no analizaremos en este informe.
El Booster es el acelerador circular que acelerará los electrones hasta la energía de
trabajo del anillo principal. Se compone de tres celdas iguales separadas por tres secciones
rectas, donde se ubicarán el sistema de inyección de los electrones del acelerador lineal, el
sistema de extracción de los electrones para dirigirlos al anillo principal y la cavidad de RF.
Sólo se necesitará una cavidad en este acelerador y alrededor de 100 electroimanes. La
longitud total es de 126.0 m.
El anillo principal consta de 12 celdas iguales separadas por doce secciones rectas,
con una longitud total de 251.8 m. Una de las secciones rectas se utilizará para la inyección
y el resto se utilizarán para la ubicación de sistemas de inserción para la producción de
radiación sincrotrón (p.e. onduladores). Se necesitarán 4 cavidades de RF para mantener
los electrones circulando durante 24 h. Tanto de los imanes centrales de la celda como de
los sistemas de inserción existe la posibilidad de extraer hasta dos líneas de luz para
experimentación.
Características de los aceleradores
Longitud
Nº imanes
Nº cavidades RF
Presión de Vacío
Nº de bombas
Acelerador Lineal
10 m
Booster
126 m
101
1
-7
10 Torr
24
10-7 Torr
4
Anillo
251 m
210
4
-9
10 Torr
120
Complejo de aceleradores (diseño de 1997)
5
ELECTROIMANES
Los electroimanes se utilizan para dirigir y controlar el haz de electrones. Están
distribuidos por todo el acelerador y en total existen 327.
Visión general de una celda ( 1/12 ) del anillo
6
ELECTROIMANES COMBINADOS DEL ANILLO
Son los electroimanes principales del anillo del sincrotrón que producen un campo
magnético con componente dipolar y cuadrupolar.
1/2 sección del electroimán combinado del anillo (unidades: mm)
En total se necesitan 36 electroimanes de este tipo. Construidos en acero con bajo
contenido de carbono y laminado de 1-2 mm de espesor, con una precisión en el corte de
la chapa de ±20 µm. Alimentado con bobinas de cobre refrigeradas con agua desionizada
de conductividad inferior o igual a 1µS/m. El campo magnético creado por estos
electroimanes en el centro es de 1 T con una precisión de 10-4.
Tabla de características del electroimán combinado
Número
Dimensiones
Alto
Ancho
Largo
Laminación
Peso
Potencia
Voltaje
Intensidad
36
690
631
1440
1-2
3920
11
13
850
7
mm
mm
mm
mm
kg
kW
V
A
DIPOLOS DEL BOOSTER
Son los electroimanes principales del booster que producen un campo magnético
dipolar alterno a una frecuencia de 10 Hz.
1/2 sección del electroimán dipolar del booster (unidades: mm)
En total se necesitan 30 electroimanes de este tipo. Construidos en acero laminado
y alimentados con bobinas de cobre refrigeradas con agua desionizada.
Tabla de características del dipolo del booster
Número
Dimensiones
Alto
Ancho
Largo
Peso
Pérdidas resistivas
Voltage rms
Intensidad rms
Periodo
8
30
340
340
1746
1418
1.1
38
525
0.1
mm
mm
mm
kg
kW
V
A
seg
CUADRUPOLOS
Son electroimanes que se utilizan para la focalización de los electrones y se localizan
a lo largo de toda la máquina.
1/2 sección típica de un electroimán cuadrupolar (unidades: mm)
Construidos en acero laminado y alimentados con bobinas de cobre refrigeradas
con agua desionizada.
Tabla de características de los cuadrupolos
ANILLO
Número
Dimensiones
Alto
Ancho
Largo
Peso
Potencia
Voltaje
Intensidad
Periodo
Tipo A
Tipo B
Tipo C
24
24
24
560
560
600
918
2.9
8.3
350
DC
mm
mm
mm
kg
kW
V
A
9
560
560
400
612
1.2
4.3
280
DC
mm
mm
mm
kg
kW
V
A
400
400
300
205
0.7
2.5
278
DC
mm
mm
mm
kg
kW
V
A
Tabla de características de los cuadrupolos (cont.)
BOOSTER
Número
Dimensiones
Alto
Ancho
Largo
Peso
Pérdidas resistivas
Voltaje rms
Intensidad rms
Periodo
Tipo B
21
21
400
400
300
208
2.6
11.5
224
0.1
TRANSFERENCIA
Número
Dimensiones
Alto
Ancho
Largo
Peso
Potencia
Voltaje
Intensidad
Periodo
Tipo A
mm
mm
mm
kg
kW
V
A
seg
Tipo A
8
560
560
400
560
3.0
6.5
453
DC
10
400
400
300
208
1.4
8.5
163
0.1
mm
mm
mm
kg
kW
V
A
seg
Tipo B
8
mm
mm
mm
kg
kW
V
A
300
300
400
160
0.03
6.5
4.5
DC
mm
mm
mm
kg
kW
V
A
SEXTUPOLOS
Son electroimanes que se utilizan para la correción cromática de los electrones.
1/2 sección típica de un electroimán sextupolar (unidades: mm)
Construidos en acero laminado y alimentados con bobinas de cobre refrigeradas
con agua desionizada.
Tabla de características de los sextupolos
ANILLO
Número
Dimensiones
Alto
Ancho
Largo
Peso
Potencia
Voltaje
Intensidad
Periodo
Tipo A
Tipo B
Tipo C
24
24
24
600
600
300
487
1.5
7
211
DC
mm
mm
mm
kg
kW
V
A
BOOSTER
Número
Dimensiones
Alto
Ancho
Largo
Peso
Pérdidas resistivas
Voltaje rms
Intensidad rms
Periodo
mm
mm
mm
kg
kW
V
A
600
600
200
325
0.2
2.2
101
DC
Tipo A
Tipo B
12
12
400
400
100
72
0.05
5.2
9
0.1
11
600
600
200
325
0.9
4.5
202
DC
mm
mm
mm
kg
kW
V
A
seg
400
400
100
72
0.09
7.2
12
0.1
mm
mm
mm
kg
kW
V
A
seg
mm
mm
mm
kg
kW
V
A
ELECTROIMANES PULSADOS
Son los electroimanes que se utilizan para inyectar los electrones en el booster,
extraerlos del mismo e inyectarlos en el anillo.
Tabla de características de los electroimanes pulsados
Nombre
Número
Dimensiones
Alto
Ancho
Largo
Laminado
Material
Pérdidas
Voltaje Máx.
Intensidad Máx.
Pulso
Septum
5
78
61
850
0.2
Si-Fe
140
1200
6500
50
Bumper
2
mm
mm
mm
mm
W
V
A
ms
12
122
178
370
0.1
Si-Fe
22
3800
6300
6.6
Kicker
4
mm
mm
mm
mm
W
V
A
ms
90
100
400
Ferrita
5
7300
3400
0.32
mm
mm
mm
W
V
A
ms
ELECTROIMANES CORRECTORES
Son electroimanes utilizados para la corrección de la órbita de los electrones.
Sección de un electroimán corrector
Construidos en acero laminado y alimentados con bobinas de cobre refrigerado y/o
bobinas de conductor macizo, dependiendo del campo magnético.
Tabla de características de los electroimanes correctores
Número
Dimensiones
Alto
Ancho
Largo
Peso
Potencia
Voltaje
Intensidad
Periodo
24
554
320
100
200
1.9
17
111
DC
13
mm
mm
mm
kg
kW
V
A
FUENTES DE ALIMENTACIÓN
Las fuentes de alimentación de los imanes del acelerador se caracterizan
principalmente por requerir una gran estabilidad tanto a corto como a largo plazo.
Los elementos de algunas familias se conectarán en serie, con lo que una sola fuente
alimentará a toda la familia.
Fuentes de alimentación requeridas para el Anillo, DC
Imán
Combinado
Cuadrupolo A
Cuadrupolo B
Cuadrupolo C
Sextupolo A
Sextupolo B
Sextupolo C
Correctores
Nº Fuentes
1
24
24
24
2
2
24
24
I [A]
1020
420
340
335
255
240
120
120
V [V]
555
10
5.5
3
100
60
2.5
17
P [kW]
570
4.2
1.8
1
25
15
0.3
1.9
∆I/I [ppm]
50
100
100
100
100
100
100
100
Fuentes de alimentción requeridas para el Booster, AC = 10 Hz
Imán
Nº Fuentes
Dipolo
Cuadrupolo A
Cuadrupolo B
Sextupolo A
Sextupolo B
1
21
21
12
12
Irms
[A]
630
270
200
11
15
Vrms
[V]
76
290
210
80
105
∆I/I
[ppm]
500
500
500
500
500
P
[kW]
50
80
40
1
1.5
Fuentes de alimentación requeridas para los imanes pulsados
Imán
Nº Fuentes
Imax [A]
Vmax [V]
P [W]
Septum
1
4
4
1
1
3500
9100
9100
230
5000
425
8600
5400
2650
10500
0.6
10
70
70
33000
Bumper
Kicker
14
∆I/I
[ppm]
1000
1000
1000
1000
1000
t subida
[ms]
5-30
5-30
3.3
50000
0.32
CAVIDADES DE RADIOFRECUENCIA
Las cavidades de radiofrecuencia se utilizan para producir un campo
electromagnético con el fin de acelerar los electrones.
CAVIDAD
Están fabricadas en cobre libre de oxígeno de alta conductividad (OFHC) con una
rugosidad en la superficie interna inferior a 1 micra.
Precisan mantener en su interior un ambiente de ultra-alto vacío (10-9 Torr) y la
temperatura de la cavidad debe mantenerse constante con una precisión de ±0.1 ºC.
Se necesitan 5 cavidades: 4 en el anillo y 1 en el booster.
Tabla de características de las cavidades de RF
Número
Longitud
Radio máximo
Frecuencia
Pérdidas
Voltaje Máximo
5
300
230
500
45
600
15
mm
mm
MHz
kW
kV
SISTEMA DE ALIMENTACIÓN
Cada cavidad de RF está alimentada por un sistema de potencia que consta de:
•
•
•
•
•
Transformador (de 380V (50 Hz) a 50 kV-10 A (DC), orientativo)
Klystron (500 MHz, 150-300 kW de potencia c.w. de salida)
Guías de ondas (tipo WR1800)
Circulador y absorbente (capaz de absorber toda la potencia del klystron)
Acoplador coaxial de potencia (hasta 200 kW)
16
SISTEMA DE VACÍO
El sistema de vacío se puede dividir en dos aspectos: la cámara de vacío y el
sistema de bombeo para mantener la cámara en ultra-alto vacío (10-10 Torr).
SISTEMA DE BOMBEO
Tabla de bombas necesarias
ANILLO
Número
Velocidad de bombeo
Vacío Mínimo
Vacío Máximo
BOOSTER
Número
Velocidad de bombeo
Vacío Mínimo
Vacío Máximo
TRANSFERENCIA
Número
Velocidad de bombeo
Presión Mínima
Presión Máxima
Primaria
12
4000
Atm
10-4
l/s
Torr
Primaria
3
4000
Atm
10-4
l/s
Torr
Primaria
4
4000
Atm
10-4
l/s
Torr
17
Turbo
12
2000
10-2
10-9
l/s
Torr
Torr
Turbo
3
2000
10-2
10-9
l/s
Torr
Torr
Turbo
4
2000
10-2
10-9
l/s
Torr
Torr
Iónica
60+36
125-400 l/s
10-5 Torr
10-11 Torr
Iónica
18
60
10-5
10-11
l/s
Torr
Torr
Iónica
4
60
10-5
10-11
l/s
Torr
Torr
CÁMARAS DE VACÍO DEL ANILLO
El anillo está dividido en 12 celdas idénticas, a excepción de las secciones rectas
donde se ubiquen las cavidades de RF y los imanes de inyección. La longitud total es de
251.84 m.
La sección general de la cámara es una elipse de radios 40 mm x 20 mm.
Sección transversal de la cámara (elipses centrales) comparada con las secciones de
los polos de los electroimanes
El material de fabricación es acero tipo 316LN, aunque existe la posibilidad de
realizarla en aluminio tipo Al6063. Además, para disipar el calor producido por la radiación
que choca con las paredes se requerirá la introdución de bloques de cobre refrigerados por
agua.
El material debe ser limpiado previamente a la instalación en la máquina. El proceso
de limpieza comprende una limpieza química, un horneado a 900ºC, un bombardeo iónico y
un horneado final a 250ºC.
La cámara en los imanes pulsados se realiza en un material cerámico, tal como la
alúmina.
Cámaras de vacío
Dipolo nº1
Dipolo nº2
Dipolo nº3
Boca de Bomba en T
Secciones rectas
Cerámicas
Inyección
Secciones ID
18
Número
12
12
12
60
60
4
1
11
Visión de las cámaras en una celda
19
CÁMARAS DE VACÍO DEL BOOSTER
En el booster la cámara de vacío es una elipse de radios 30 mm x 15 mm en los
dipolos y 30 mm x 30 mm en las secciones rectas.
El material de fabricación es acero. La cámara en los imanes pulsados se realiza con
material cerámico.
Cámaras de vacío
Dipolos, 12º
Boca de Bomba en T
Secciones rectas
Cerámicas
Extracción
Inyección
Número
30
60
33
2
1
1
CÁMARAS DE VACÍO DE LAS LÍNEAS DE TRANSFERENCIA
En las líneas de transferencia se utilizará un tubo circular de 15 mm de radio. El
material de fabricación es acero.
Cámaras de vacío
Dipolos, 12º
Boca de Bomba en T
Secciones rectas
20
Número
4
4
8
SISTEMA DE DIAGNÓSTICO
El sistema de diagnóstico permite conocer en todo momento la posición y
características del haz de electrones que circula por el acelerador, asegurando así que se
cumplen las especificaciones de la luz sincrotrón requeridas por los usuarios. El sistema
consiste en una serie de dispositivos distribuidos alrededor del acelerador.
Estos dispositivos son aparatos electromecánicos que involucran electrónica
ultrarrápida (picosegundos) y mecánica de alta precisión (1 micra), junto con hardware y
software de adquisición de datos y procesadores en tiempo real.
La mayoría de estos dispositivos se comercializan llaves en mano. Sin embargo, el
proyecto del sincrotrón puede requerir el desarrollo y posterior fabricación en serie de
alguno de los dispositivos de diagnóstico. Ello comportaría tanto el diseño y construcción de
un prototipo como su testeo en el acelerador.
Creemos que, aunque estos dispositivos son tecnológicamente muy especiales,
pueden resultar de un gran atractivo para nuestras industrias, ya su derassollo es un reto que
involucra especialidades en las que el know how que se adquiere para producir estos
equipos es exportable a otras aplicaciones, todas ellas com mercados muy amplios.
Hay muchos tipos de dispositivos de diagnóstico, por ejemplo:
Dispositivo
Copa de Faraday
Pantalla fluorescente
Transformadores de corriente DC
Monitores de corriente de pared
Transformadores de corriente Rápidos
Transformadores de corriente integrales
Botones para Monitores de posición del haz
Monitores de posición longitudinal (strip line)
Interruptores de haz (Scraper)
Monitor de pérdidas del haz
Monitores ópticos, cámaras CCD
Cámaras de impacto (streak cameras)
Función
Carga del haz y estructura temporal en líneas de transferencia
Perfil transversal, posición, corriente.
Intensidad media del haz, tiempo de vida media en el anillo.
Estructura longitudinal del paquete de electrones. Posición.
Observación de pulsos cortos en líneas de transferencia.
Carga en un pulso en línea de transferencia.
Posición transversal. Sintonía. Medida de la órbita cerrada.
Posición. Como desviador o receptor en medidas de sintonía.
Apertura dinámica. Perfil del haz.
Para minimizar el nivel de radiación.
Emitancia. Distribuciones transversales.
Inestabilidades. Forma del paquete de electrones.
A continuación remarcamos algunos de los principales dispositivos de diagnóstico.
21
MONITORES DE POSICIÓN DEL HAZ
Los monitores de posición (BPM, Beam Position Monitors) consisten en 4
electrodos acoplados capacitivamente con el haz de electrones. Los electrodos se ubican en
la cámara de vacío sin perturbar la superficie interior, por lo que la precisión mecánica es
muy importante.
En el anillo principal se necesitarán 8 BPM en cada celda, en total 96. Esto incluye
el dispositivo mecánico y la electrónica asociada (preamplificadores, amplificadores,
multiplexores, ... )
COLIMADORES DEL HAZ
Los colimadores se utilizan para interceptar el haz de forma controlada. Por lo que
tanto sirven para limitar el paso de electrones, como, midiendo los electrones interceptados,
determinar sus características.
22
Dibujo de un colimador
Se requiere una precisión de 10 µm en la posición del colimador que se moverá
accionado por unos motores. Además se necesita un flujo de aire a través del colimador
para extraer el calor derivado de la colisión de los electrones. Todo ello debe diseñarse de
tal forma que el sistema conserve el ultra alto vacío.
Se necesitan colimadores tanto en el plano horizontal como en el vertical. El número
total en el acelerador aún no está bien definido, pero se estima que harán falta alrededor de
una docena.
PANTALLAS
Interceptando globalmente el haz con una pantalla fluorescente móvil se obtiene una imagen
directa de su tamaño y posición. Se utilizarán alrededor de 15 durante la puesta a punto del
acelerador, cada uno con todos los dispositivos ópticos necesarios.
23
SISTEMA DE CONTROL
El sistema de control del acelerador debe tener acceso a todos los elementos que
componen el sincrotrón, tanto para leer el status en que se encuentra como para modificarlo
en caso necesario. Toda la información se centraliza en una terminal desde donde el
operador podrá manejar toda la máquina.
El sistema de control seguirá el llamado “modelo estándard” en aceleradores. Esto
incluye los siguientes puntos:
•
•
•
•
•
Sistema distribuido.
Arquitectura hardware en tres niveles de procesamiento jerárquico (ver figura).
Tres networks/buses para comunicar los niveles.
Manejo automático de alarmas.
El software está diseñado por capas.
Esquema del sistema de control del LSB
24
Para la correcta implementación del sistema es necesario utilizar los siguientes
elementos:
HARDWARE
•
•
•
•
•
•
•
Tecnologia de buses de adquisición de datos de alta velocidad: VME y VXI.
Placas de control analógico y digital de E/S: ADCs, DACs, generadores de pulsos de
precisión...
Instrumentos de medida en los estándares VXI y VME.
Procesadores empotrados de última generación.
Redes de comunicaciones de altas prestaciones (FDDI, Fast Ethernet o ATM) con
tecnologia de switch.
Estándares industriales de conexión de equipos: CANbus, Industry Pack, GPIB, Allen
Bradley, Bitbus, MIL-1553B, RS485, PLCs...
Ordenadores Personales de gama alta y estaciones de trabajo.
SOFTWARE
•
•
•
•
•
•
Entornos de desarrollo en tiempo real industriales (VxWorks - Tornado, OS9,
LynxOS).
Sistemas operativos comerciales: UNIX (Solaris, HP-UX), Windows NT.
Sistemas de red que usan TCP/IP.
Paquetes comerciales para el desarrollo de aplicaciones (Entornos C/C++, Hojas de
cálculo, Mathematica, LabVIEW, Interfaces de Usuario).
Tecnologias orientadas objeto (OMT...).
Paquetes de manejo de grandes bases de datos (ORACLE...).
25
DISPOSITIVOS DE INSERCIÓN Y LÍNEAS DE LUZ
El objetivo de una sincrotrón es el de proveer radiación electromagnética para su
uso científico e industrial en las estaciones experimentales. La radiación puede provenir de
los dipolos o de los llamados dispositivos de inserción. La luz extraida es guiada fuera del
anillo a través de un tubo de vacío, a esta sección se la denomina front-end. Una vez fuera
del anillo la luz se monocramatiza y se focaliza en la línea de luz, al final de la cual se ubica la
estación experimental.
DISPOSITIVOS DE INSERCIÓN
Los dispositivos de inserción son sistemas magnéticos que pueden ser formados con
electroimanes o con imanes permanentes. Se diseñan teniendo en cuenta tanto las
características del anillo como las características de luz requiridas por los usuarios de las
estaciones experimentales.
26
El sincrotrón tendrá 11 secciones rectas de 6 m de longitud disponibles para la
ubicación de estos dispositvos.
Se estima que 7 de estos dispositivos serán del tipo “ondulador” y otros 5 del tipo
“osciladores multipolares”.
La longitud de los dispositvos variará entre 1.5 y 6 m; y el campo magnético estará
comprendido entre 0.4 y 2.0 T.
27
FRONT END
El front end comprende la instrumentación desde el punto de emisión de la radiación
hasta la parte externa de la pared de protección del anillo.
Esta parte aún no está totalmente desarrollada, pero genéricamente, cada front end
consta de:
• Cámaras de vacío
• 2 válvulas de vacío de respuesta rápida
• 2 monitores de posición del haz de fotones
• 1 diafragma horizontal
• 1 diafragma vertical
En el sincrotrón habrá la posibilidad de tener 11 puntos de luz provinientes de los
dispositivos de inserción y 12 de los imanes combinados, con tantos front ends.
28
LÍNEAS DE LUZ
Las líneas de luz se diseñan de acuerdo a las características requeridas en las
estaciones experimentales. Se utilizan para escoger la energía de la radiación requerida con
el monocromador y para focalizar el haz sobre la muestra.
Los componentes básicos de una línea de luz son:
• Cámaras de vacío
• Monocromador
• Diafragma horizontal y vertical
• Sistema focalizante
• Monitor de posición del haz de fotones
El número final de líneas de luz dependerá en gran medida de las necesidades de la
comunidad científica e industrial española, pero teniendo en cuenta que la luz proveniente de
cada front end puede dividirse en, al menos, dos haces, el número total de posibles líneas
que puede albergar el sincrotrón es de 46.
Inicialmente hay financiación para 5 líneas de luz.
29
ESTACIONES EXPERIMENTALES
Las estaciones experimentales son de diseño exclusivo del usuario y muy diferentes
según la aplicación a la que esten enfocadas.
A pesar de ello, algunas de las estaciones constarán de cámaras de ultra alto vacío
donde alojar la muestra a analizar así como una antecámara de preparación y complejos
sistemas mecánicos de posicionamiento.
30
31
OBRA CIVIL
Como obra civil se engloba toda la infraestructura necesaria, desde los edificios
hasta las necesidades de servicios.
EDIFICACIONES
El proyecto incluye:
• Edificio donde se ubicará el acelerador y las estaciones experimentales.
Nave de 120 m x 120 m x 10 m.
• Edificio de personal
Superficie habitable de 3000 m2.
• Edificio de talleres y laboratorios
Superficie de trabajo de 1500 m2.
TUNEL DE SEGURIDAD
Todo el complejo acelerador debe estar protegido por un muro de hormigón para
prevenir accidentes durante los periodos de utilización, aislando el acelerador de las líneas
del luz y las estaciones experimentales, donde trabajan los usuarios.
Además de incorporar todo un sistema de alarmas y bloqueo que impidan la puesta
en marcha del acelerador en el caso de que alguna persona esté o acceda a la zona
protegida.
SOPORTES Y ALINEACIÓN
Los requesitos de precisión de todos los componentes del acelerador hacen
necesario implementar un sistema de soportes fácilmente realineables, robustos y estables.
Así como puntos de referencia fijos para una alineación óptica.
POTENCIA ELÉCTRICA
El consumo global de la máquina diseñada en 1997 ronda los 6 MW, por lo que
será necesaria la instalación de una estación transformadora.
Actualmente, para la máquina actualizada, estimamos un consumo máximo de 12
MW.
La instalación electrica alrededor de todo el complejo debe asegurar una alta
fiabilidad de funcionamiento.
32
ACONDICIONAMIENTO DE AIRE
Los requisitos de precisión en la posición de todos los componentes obligan a
mantener un ambiente controlado. La temperatura del recinto debe mantenerse constante
con una estabilidad de entre ± 0.5ºC y ± 2ºC, dependiendo del área de trabajo.
SISTEMA DE REFRIGERACIÓN
Toda la potencia disipada en los imanes y las cavidades de radiofrecuencia debe
extraerse por medio de un circuito de refrigeración de agua desionizada. La potencia a
extraer es aproximadamente de 1 MW.
33