Zahlavi

Oddělení urychlovačů

Přehled

Hlavní výzkumné aktivity oddělení urychlovačů jsou zaměřeny na simulaci dynamiky svazku při urychlovacích a extrakčních procesech a na vývoj a konstrukci terčových systémů pro různé druhy ozařování a experimentů. Oddělení provozuje tři urychlovače: cyklotrony U-120M a TR-24 a Mikrotron MT-25, který je umístěn mimo řežský areál.

TR-24

V roce 2015 byl po úspěšné instalaci uveden do provozu nový cyklotron TR-24 kanadské firmy ACSI (Advanced Cyclotron Systems Inc).

TR24

Tento cyklotron poskytuje svazky protonů s energiemi od 18 MeV do 24 MeV. Je vybaven axiální injekcí s externím iontovým zdrojem typu CUSP, což významně zvyšuje dosažitelný vyvedený proud urychleného svazků (až 300 µA).

Cyklotron je provozován v režimu urychlení záporných iontů H, které jsou přebity na protony a vyvedeny pomocí tenké uhlíkové folie. Požadovanou energii vyvedených protonů lze naladit radiální polohou přebíjecí fólie v celém rozsahu energií. Přebitý svazek může být vyváděn současně do dvou ozařovacích míst. Jeden výstup se třemi terčovými pozicemi je umístěn přímo na vakuové komoře cyklotronu. Druhý výstup svazku tvoří ionto-optická trasa, umožňující transport, fokusaci a diagnostiku svazku. Její součástí je rozdělovací magnet, pomocí něhož může být svazek vyveden do tří oddělených terčových pozic. Toto uspořádání umožňuje instalaci a operativní přechod až na osm různých terčů. Vakuový systém, který je trvale v provozu, tvoří kromě nezbytných vakuových agregátů dvě turbomolekulární vývěvy a dvě kryovývěvy.

Rozsah energií, vysoké proudy urychlených částic a generace sekundárních neutronových toků otevírají možnost provádět celou řadu fyzikálních experimentů a aplikací vč. přípravy širokého spektra radionuklidů pro výzkum radiofarmak.

V rámci projektu CANAM OP v současné době probíhá vývoj výkonového neutronového konvertoru se zdrojovou reakcí p(24MeV)+Be, který poskytne neutronové pole s hustotou až 1012n/cm2/s.

Ve spolupráci s oddělením radiofarmak ÚJF probíhá realizace nových terčových stanic vč. vysoko-výkonových pro přípravu nových lékařských radionuklidů pro diagnostiku i terapii.

Přehled parametrů cyklotronu TR-24 podává následující tabulka:

TR 24 – Advanced Cyclotron System Inc. (Kanada)
Rozsah energie protonů 18-24 MeV
Maximální proud svazku 300 µA
Urychlovací frekvence 85 MHz
Urychlovací napětí 50 kV
Iontový zdroj Multi-CUSP
Současně vyvedené svazky 2
Hmotnost 25 t
Rozměry 1,8×1,8×2,5 m
Příkon 180 kW
Střední magnetické pole 1,4 T

U-120M

Izochronní cyklotron U-120M poskytuje svazky urychlených iontů (p, H, D+ , D, 3He2+, 4He2+). Urychlovač byl navržen a vyroben v SÚJV Dubna (dřívější SSSR) jako cyklotron pro urychlování výlučně kladných iontů. Do provozu byl uveden v roce 1977 a od té doby je úspěšně provozován. Od svého spuštění byl mnohokrát modernizován výhradně pracovníky oddělení urychlovačů. Klíčovou modernizací byla jeho konverze na urychlovač záporných iontů v letech 1996–1998, která umožnila zvýšení proudu vyvedeného svazku protonů a deuteronů o řád. Nyní je U-120M víceúčelovým urychlovačem, který může být v závislosti na typu částice a způsobu využití (vnitřní/vnější svazek), přeladěn v širokém rozsahu energií (1–55 MeV). Svazky urychlených částic s proudy od jednotek nA až po desítky µA jsou intenzivně využívány pro široký okruh experimentů základního i aplikovaného výzkumu. Ve spojení s terčovými stanicemi vyvinutými v oddělení jaderných reakcí je cyklotron unikátním intenzívním zdrojem rychlých neutronů.

The isochronous cyclotron U-120M

Současné parametry urychlených a vyvedených svazků:

Poznámka: Rozsah vnitřních svazků je 20-50 cm. 

Ionty   Energie [MeV] Max. proud [μA]
H+ Vnitřní svazek 1 - 37 > 200
H+ Vnější svazek 6 - 25 5
H/H+ Vnější svazek 6 - 37 50 - 30
D+ Vnitřní svazek 2 - 20 > 80
D+ Vnější svazek 12 - 20 5
D-/D+ Vnější svazek 11 - 20 35 - 20
3He+2 Vnitřní svazek 3 - 55 20
3He+2 Vnější svazek 18 - 52 2
4He+2 (α) Vnitřní svazek 4 - 40 40
4He+2 (α) Vnější svazek 24 - 38 5
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Mikrotron MT25

Mikrotron je cyklický urychlovač relativistických elektronů s možností konverze primárního elektronového svazku na sekundární fotonový svazek nebo neutrony. Umístěn je na detašovaném pracovišti v Karlínském tunelu v Praze, mimo řežský areál.

The Microtron MT25

Základní parametry:

Maximální energie 25 MeV
Rozsah energie 6 - 25 MeV
Proud urychlených elektronů max. 25 μA
Vysokofrekvenční zdroj
Laditelný magnetron 2 790 ± 5 MHz
Špičkový výkon 3 MW
Délka impulzu 3 μs
Opakovací frekvence 425 s−1
Frekvence rezonátoru 2 796 MHz
Frekvence napájecího napětí 50 Hz