Výzkumné laserové centrum
ELI Beamlines Návrh stínění a témata k řešení
Veronika Olšovcová, Mike Griffiths, Richard Haley, Lewis McFarlene, Bedřich Rus a ELI team
Plánované pilíře ELI
Site to be determined
High-intensity development
Plánované pilíře ELI ELI-ALPS - Maďarsko
Attosekundová XUV/X-ray fyzika Aplikace v materiálových vědách a biologii
ELI-Beamlines
ELI-NP - Rumunsko
High-brightness zdroje částic a rentgenového záření Molekulární & biomedicínský výzkum, urychlování částic, fyzika hustého plasmatu, exotická fyzika
Laserem indukovaná jaderná fyzika Fotonukleární fyzika a její aplikace
Site to be determined
Vysokoenergetické svazky
Exawattové laserové technologie Vysoce intenzivní lasery pro výzkum v oblasti exotické fyziky.
Plánované pilíře ELI ELI-ALPS - Maďarsko
Attosekundová XUV/X-ray fyzika Aplikace v materiálových vědách a biologii
ELI-Beamlines
ELI-NP - Romania
Site to be determined
High-intensity development
High-brightness sources of X-rays & particles Molecular & biomedical sciences, particle acceleration, dense plasma physics, exotic physics
Laser-induced nuclear physics Photonuclear science and applications
Exawatt-class laser technology
Szeged
High-intensity laser technologies for frontier physical research
ELI NP
ELI-Beamlines
ELI-NP - Romania
High-intensity Magurele development (Bukurešť) Site to be determined
Laser-induced nuclear physics Výzkum a aplikace fotonukleární fyziky
Exawatt-class laser technology High-intensity laser technologies for frontier physical research
Lokalita: jižně od Prahy
• Blízkost mezinárodního letiště, příjemné prostředí • Spolupráce s plánovaným velkým biotechnologickým centrem BIOCEV (2 km)
ELI Beamlines – architektonický návrh
ELI-Beamlines layout First floor 10 PW pump lasers Cryogenic & thermal management support systems
Ground floor Laser systems
Basement Compressor hall of 10-PW beamlines Pulse distribution 6 dedicated experimental areas
ELI Beamlines výstavba: časová osa Září 2011
Dokončení dokumentace pro výstavbu
Říjen 2011
Zahájení stavebních úprav na pozemku
2011 – 2014
Stavba prototypů, testování – lasery, kompresory apod., subsystémů a předběžná montáž vybraných systémů
Březen 2012
Zahájení výstavby
Duben 2014
Budova - uvádění do provozu, včetně čistého prostředí
Květen 2014
Zahájení instalace laserů a distribuce svazků
Červenec 2015
Dokončení instalace laserů a experimentálního vybavení
Prosinec 2015
Uvedení do provozu vybraných laserových systémů a experimentálních hal
Výzkumné programy Vyváženost základního a aplikovaného výzkumu
ELI-Beamlines bude mezinárodní výzkumné centrum Výzkumný program 1 Lasery pro generaci repetičních ultrakrátkých pulsů a mnohonásobně petawattových výkonů Výzkumný program 2 Rentgenové zdroje generované ultrakrátkými laserovými pulsy Výzkumný program 3 Urychlování částic pomocí laseru
Výzkumný program 4 Aplikace v molekulárním, biomedicínském a materiálovém výzkumu Výzkumný program 5 Plazma a fyzika vysokých hustot energie Výzkumný program 6 Exotická fyzika
Radiační ochrana – návrh stínění
Stínění IZ • Výpočty: Nuclear Technologies, Ltd., FLUKA + MCNPX
• Cíl: roční efektivní dávka pracovníka <1mSv • Požadavky na konstrukci budovy – tloušťky stěn • typické hodnoty: velín 120cm, chodby 120-160cm, labyrinty 100cm
• obyčejný beton, těžký beton • Stínění prostupů – dveře, distribuce vakua a svazků, vzduchotechnika,
kabeláž… • Stopery – základní realizovatelné návrhy
Zdroje - primární - sekundární (rozptýlené záření, lokální aktivace)
Lokalizace zdrojů IZ
E1
E2
E5
E3
E4
E6
Primární zdroje Experimentá lní hala E1
E2
E3 E4
E5
E6
e e e e p e 3x p 3x e γ
200MeV 500MeV 6,1GeV 500MeV 10MeV 20MeV 100MeV 50MeV max. 1,9GeV
3x10^9 6x10^8 8x10^9 6x10^8 6x10^11 6x10^11 10^11 4x10^10 10^9
1kHz 1kHz 10Hz 1kHz 1kHz 1kHz 10Hz 10Hz 0,1Hz
provoz celkem: min/den 30 30 30 30 30 30 10 10 15
e
200MeV
6x10^8
100Hz
15
e e e p e p e
2GeV 50GeV 5GeV 200MeV 100MeV 3GeV 1,5GeV
6x10^9 10^10 6x10^9 10^12 3x10^11 6x10^11 2x10^11
10Hz 0,1Hz 10Hz 10Hz 10Hz 0,1Hz 0,1Hz
10 15 10 10 10 15 15
Svazek X-ray s. monochrom. X-ray s. monochrom. Quasi-mono associovaný x,y,z probing associovaný Inver. compt. Laser acc. E in high Z targets
A B associovaný
Associovaný
Počet Opakovací Střední energie částic/výstřel frekvence
Radiační klasifikace - zóny R0: <1µSv/den R1: <4µSv/den <1mSv/rok R2:<25µSv/den R3: bez limitu E1
E2
E5
E3
E4
E6
Zkoumané oblasti
- návrh geometrie dumpu – tvar, velikost, materiál - mapa dávkových příkonů - uvnitř experimentální haly
- vně – velín, chodba… - vliv hlavních prostupů
E4 Fotonový svazek: max. energie 1.6GeV, 10^9/výstřel, 0.1Hz, 15min/den Dávkové příkony uvnitř, µSv/200výstřelů neutrony
fotony
Chodba, µSv/200výstřelů
E5 E5 Elektronový svazek: střední energie 2 GeV, 6*10^9/výstřel, 10Hz, 10min/den Depozice energie ve stoperu a interakční komoře (GeV/cm3/12000 výstřelů)
Fotonový tok uvnitř a v blízkém okolí stoperu a interakční komory (/cm3/12000 výstřelů)
Neutronový tok uvnitř a v blízkém okolí stoperu a interakční komory (/cm3/12000 výstřelů)
E6 – mapa dávkových příkonů Protonový svazek 3GeV, 6x10^11/výstřel, 0,1Hz, 15 min/den
Úroveň svazku
Experimentální hala 6 Velín
0.5m pod stropem experimentální haly, ale NAD velínem
Vstup do velína na výškové úrovni svazku
Stuide penetrací – distribuce laserových svazků a ventilace, 0.5m pod stropem
Témata k řešení
Témata k řešení -Aktivace - materiálů v komoře, stoperů apod. - vzduchu, země, vody - vhodný výběr konstrukčních materiálů -Stopery -optimalizace – cena, efektivita, aktivace, rozměry, hmotnost -Radiační monitoring - návrh a implementace - osobní dozimetrie personálu a návštěvníků - pracovní prostředí - volba (vývoj) vhodných detektorů, dozimetrů - ultrakrátké pulzy (řádu 100 fs-101 fs), EMP - směsná pole vysokých energií (γ, n, µ)
Témata k řešení -Radiační poškození materiálů -poškození a rušení elektroniky – volba materiálů, součástek - Administrativní zajištění - dokumentace a vypracování podkladů nutných pro schválení a provoz - Plán monitorování, Havarijní plán, Vyřazování z provozu, atd. - vnitřní řády – práva, povinností, vzdělávání…
Fyzikální ústav AV ČR, v. v. i. Na Slovance 2 182 21 Praha 8
[email protected] www.eli-beams.eu
www.eli-beams.eu
Děkuji za pozornost.
