El CNA realiza medidas de perfiles de haces de partículas mediante dispositivos no interceptivos

Una colaboración entre el Centro de Investigaciones Energéticas, Medioambientales y Tecnológicas (CIEMAT), y el Centro Nacional de Aceleradores (Universidad de Sevilla-Junta de Andalucía-CSIC), ha permitido llevar a cabo un test sobre un sistema de diagnóstico de haces de partículas mediante dispositivos no interceptivos que será empleado en el futuro en el  IFMIF, International Fusion Materials Irradiation Facility.

El IFMIF es un proyecto internacional en el que participan la Unión Europea, Japón, la Federación Rusa y los Estados Unidos bajo el auspicio de la Agencia Internacional de la Energía, IEA. Esta instalación empleará un acelerador de partículas a base de deuterones para producir un gran flujo de neutrones en una cantidad adecuada para probar el comportamiento a largo plazo de los materiales bajo condiciones similares a las esperadas en la pared interior de un reactor de fusión.

El test ha sido realizado en el CNA y su objetivo ha sido la caracterización de dos monitores transversales de haces (Beam Transversal Profile Monitor - BTPM), en concreto dos FPM (Fluorescence Profile Monitor).

Los FPMs están basados en la fluorescencia del gas ubicado en el interior de la cámara de vacío, (N, Xe), cuando es atravesado por el haz de partículas, protones de 18 MeV  y deuterones de 9 MeV. Durante la interacción de los iones con el gas, tienen lugar excitaciones y desexcitaciones de las moléculas o átomos de gas, si se trata de un gas monoatómico, con la consiguiente emisión de fotones. La luz emitida tras la desexcitación del gas es recogida en el BTPM y por consiguiente se puede obtener un perfil del haz.

Estos tipos de monitores de diagnóstico de haces ofrecen una técnica no-invasiva para la caracterización de los perfiles de haces de iones a medias y altas corrientes. Se realizaron comparaciones entre los distintos perfiles obtenidos mediante cambios en corriente de haz y presión en los distintos gases (N, Xe).

A lo largo de estas pruebas, se han testeado dos tipos distintos de FPM (Fluorescence Profile Monitor), un PTM (Photo Multiplier Tube), monitor basado en tubos fotomultiplicadores comerciales, y una cámara ICID (Intensified Charge Injection Device) especialmente diseñada para trabajar entornos con radiación, ya que las cámaras ICID convencionales no están preparadas para trabajar en estos ambientes. Ambos dispositivos se han desarrolado en el CIEMAT, siendo las medidas realizadas en la línea de haz externo del ciclotrón del CNA con haces de deuterio y protones de intensidades comprendidas entre 400nA y 40 µA.

Estos monitores de perfil transversal de haces de partículas mediante dispositivos no interceptivos serán desarrollados para trabajar con haces de deuterones de 9 MeV y corrientes de hasta 125 mA en el acelerador IFMIF-EVEDA.

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