Start | Aktualności | Dokumenty | Laser | Projekt | Współpraca | NCBJ


Projekt


Założenia koncepcyjne

Budowa unikatowego w skali Kraju urządzenia badawczego, dla szeroko pojętych podstawowych badań naukowych, którego konstrukcja oparta jest na dynamicznie rozwijającej się w świecie technologii otwiera nowe możliwość nie tylko dla potencjalnych eksperymentatorów, ale również pozwala na czynne włączenie się wielu pracowników nauk technicznych we współpracę międzynarodową rozwijającą samą technologię. Interdyscyplinarny charakter badań, rozwój nowej technologii oraz możliwość edukacji studentów i młodych pracowników naukowych świadczą o ważności funkcji jaką tego typu urządzenie może pełnić przez wiele lat począwszy już od momentu rozpoczęcia studiów nad jego koncepcją ogólną i wstępnym technicznym projektem. Taką rolę w Polsce może i powinno odegrać źródło koherentnego światła tzw. laser na swobodnych elektronach (ang. Free Electron Laser), zasilany wiązką z nadprzewodzącego liniowego akceleratora elektronów.

Urządzeniami FEL zainteresowane są środowiska naukowe w wielu krajach europejskich, w Stanach Zjednoczonych, Chinach, Korei i Japonii. Tabela 1 zawiera listę urządzeń FEL eksploatowanych już obecnie, będących w fazie konstrukcji oraz tych w fazie zaawansowanego projektowania [1]. Ponad połowa wymienionych urządzeń (TTF-I, TTF-II, XFEL, Soft X-ray FEL, 4GLS, MIT Bates, LUX, ERL-Cornell, Arc-En-Ciel) oparta jest na technologii nadprzewodzącej. Do tej grupy należy dodać jeszcze dwa urządzenia: FEL w laboratoriach TJNAF w USA i JAERI w Japonii, pracujące w bardzo nowatorskim technicznie modzie odzyskiwania energii z wiązki elektronowej już po procesie generacji fotonów (ER, ang. Energy Recovery Linacs), które zbudowano między innymi w celu doświadczalnego potwierdzenia stabilnej pracy akceleratorów w tym modzie

Projekt Typ Lokalizacja Kraj Energia [GeV] λ fotonu [nm]Status
LEUTL SASE APS USA 0.22 660-130 Od 2001
TTF-I ASE DESY D 0.3 125-85 Od 2002
DUV-FEL HGHG BNL/NSLS USA 0.145 400-100 Od 2002
SCSS SASE Spring8 J 0.230 40 Od 2005
FLASH SASE DESY D 1 6(2) Od 2006
X-FEL SASE DESY D 17 0.1 2015
LCLS SASE SLAC USA 15 0.15 2008
SoftX-rayFELHGHG BESSY D 2.3 64-1.2 Propozycja
SPARC SASE ENEA/INFN I 0.15 VUV Propozycja
SPARX SASE ENEA/INFN I 2.5 1.5 Propozycja
VXFEL SASE ELETTRA I 1.0   Propozycja
FERMI SASE ELETTRA I 3.0 1.2 Propozycja
4GLS SASE/HGHGDaresbury GB 0.6 VUV-XUV Propozycja (ERL)
  HGHG MIT-Bates USA 3.0 VUV-XUV Propozycja
LUX   LBL USA 3.0   Propozycja (ERL)
    Cornell USA 5-7   Propozycja (ERL)
Arc-en-ciel  Orsay F 0.7   Propozycja
MAX-IV   MAX-Lab S 3.0   Propozycja
Tabela 1. Urządzenia i projekty FEL

Urządzenia FEL z akceleratorami nadprzewodzącymi mają szereg przewag nad tymi z akceleratorami pracującymi w temperaturze pokojowej, które ze względu na duże straty termiczne mogą pracować wyłącznie w modzie bardzo krótkich impulsów. Wymienimy tu tylko trzy przewagi:

  • Dowolna struktura czasowa wiązki elektronowej (i fotonowej), bardzo istotna w niektórych eksperymentach.
  • Wyższa średnia świetlność (ang. brilliance) umożliwiająca zbudowanie większej ilości stanowisk badawczych.
  • Możliwość pracy w modach ciągłym lub prawie-ciągłym (długie impulsy z repetycją 1 Hz), co w dalszej perspektywie pozwoli na odzyskiwanie energii z wiązki elektronów i obniżenie kosztów eksploatacji.

Urządzenie FEL z akceleratorem nadprzewodzącym jest bardziej złożone technicznie, ale umożliwia szersze spektrum eksperymentów, łatwiejszą modernizację w przyszłości i jest tańsze w eksploatacji. Założymy, że w proponowanym FEL akcelerator będzie nadprzewodzący. Zanim przystąpimy do opisu schematu urządzenia podamy jeszcze jedno założenie odnośnie kosztów i możliwości rozłożenia ich w czasie. Dominującą cześć inwestycji pochłonie koszt nadprzewodzącego akceleratora i jego infrastruktury (tunelu, kriogeniki, systemu wysokiej częstotliwości itp.). By rozłożyć koszty w czasie proponujemy schemat modułowy. W pierwszej wersji urządzenie mogłoby pracować z krótkim akceleratorem np. tylko z dwoma lub trzema sekcjami przyspieszającymi a co za tym idzie z niższą energię wiązki. Schemat modułowy ma tę przewagę, że w miarę możliwości finansowych można instalować dalsze sekcje przyspieszające i podnosić energię wiązki by generować fotony o wyższej energii (krótszej długości fali) zwiększając w ten sposób atrakcyjność urządzenia dla szerszego grona eksperymentatorów. Wieloletnie doświadczenia wynikające z budowy akceleratorów HERA i TTF w DESY pokazują, że takie stopniowe i rozłożone w czasie podnoszenie zaawansowania technicznego pomoże wykształcić w Kraju ekspertów nie tylko utrzymujących urządzenie w dobrej kondycji technicznej, ale również będących w stanie dokonywania jego modyfikacji w miarę rosnących wymagań eksperymentatorów. Schemat FEL, który zostanie przedstawiony poniżej nie powinien być traktowany jako jedynie możliwe lub końcowe rozwiązanie a raczej jako wstępna propozycja i „zaproszenie” do rozpoczęcia wspólnych studiów projektowych z udziałem potencjalnych użytkowników, konstruktorów oraz instytucji współpracujących.


Założenia techniczne

Procesy FEL wymagają by paczki elektronowe miały niską emitancję znormalizowaną (εn < 2 μrad) i ładunek rzędu 0.2-1 nC. Wymagania te stawia się w pierwszej kolejności w stosunku do źródła elektronów gdyż emitancja w procesie akceleracji może ulec tylko zwiększeniu. Dalszym wymaganiem jest praca źródła w modzie ciągłym, będącym preferowanym modem pracy nadprzewodzącego akceleratora, pozwalającym na dowolną strukturę czasową wiązki. Obecnie dostępne działa nie spełniają tych warunków. Rozwiązaniem, nad którym pracują od kilku lat eksperci z BNL, Uniwersytetu w Pekinie, FZ-Rossendorf i od niedawna w TJNAF i DESY (z udziałem Zakładu FM2 NCBJ), jest nadprzewodzące działo elektronowe (ang. SRF-gun) emitujące elektrony z katody alkalicznej lub nadprzewodzącej w procesie fotoemisji.

Emisja fotonów

Długość fali emitowanej λph w ondulatorze (w czasie emisji spontanicznej):

zależy od energii elektronów (reprezentowanej we wzorze przez współczynnik Lorentz’a) γe i wielkości charakteryzujących ondulator: długości jego okresu λu i magnetycznego parametru K gdzie:

a B jest średnim natężeniem pola indukcji magnetycznej w ondulatorze. Proces emisji może byś spontaniczny tzw. SASE (ang. self-amplified spontaneous emission, opisany podanym wzorem) lub stymulowany przy pomocy lasera (ang. seeding lub self-seeding). Procesy stymulacji, polegające na wstępnej modulacji gęstości ładunku w paczce elektronowej (ang. bunch) mogą być kilkakrotnie powtarzane na drodze wiązki elektronów w celu uzyskania możliwie krótkiej fali dla eksperymentów.

Źródło elektronów

Procesy FEL wymagają by paczki elektronowe miały niską emitancję znormalizowaną (εn < 2 μrad) i ładunek rzędu 0.2-1 nC. Wymagania te stawia się w pierwszej kolejności w stosunku do źródła elektronów gdyż emitancja w procesie akceleracji może ulec tylko zwiększeniu. Dalszym wymaganiem jest praca źródła w modzie ciągłym, będącym preferowanym modem pracy nadprzewodzącego akceleratora, pozwalającym na dowolną strukturę czasową wiązki. Obecnie dostępne działa nie spełniają tych warunków. Rozwiązaniem, nad którym pracują od kilku lat eksperci z BNL, Uniwersytetu w Pekinie, FZ-Rossendorf i od niedawna w TJNAF i DESY (z udziałem Zakładu FM2 NCBJ), jest nadprzewodzące działo elektronowe (ang. SRF-gun) emitujące elektrony z katody alkalicznej lub nadprzewodzącej w procesie fotoemisji. Prace są mocno zaawansowane. Pierwsze próby generacji wiązki i jej przyspieszenia odbyły się w 2002 roku w Rossendorfie i w 2003 w Pekinie. Mimo, że do tej pory nie osiągnięto parametrów wiązek pozwalających na użycie tego typu źródeł w laserze na swobodnych elektronach [2] należy się spodziewać, że w ciągu kilku lat parametry te zostaną osiągnięte przynajmniej przez jedną z pięciu grup pracujących nad zbudowaniem nadprzewodzącego działa elektronowego. Najbardziej zaawansowany projekt działa (Rossendorf) pokazany jest na Rys. 1 a jego parametry pracy w projektowanym obecnie laserze Soft X-ray FEL w Instytucie BESSY podane są w Tabeli 2.


Rysunek 1. Nadprzewodząca niobowa struktura przyspieszająca działa z FZ Rossendorf (zdjęcie po lewej stronie) i przekrój poprzeczny kriostatu, w którym będzie zainstalowana (ilustracja graficzna po prawej stronie).


Energia elektronów na wyjściu z działa 5 MeV
Ładunek paczki 2.5 nC
Częstotliwość paczek 25 kHz
Emitancja 1.5 µrad
Tabela 2. Parametry docelowe działa z Instytutu w Rossendorfie dla FEL w Instytucie BESSY w Berlinie


Akcelerator

Proponowany akcelerator składa się z sekcji przyspieszających. Sekcja zbudowana jest z kriomodułu, podobnego technicznie do projektowanych już obecnie 120 kriomodułów największego europejskiego projektu European XFEL [3] i ze jednego lub dwóch źródeł mikrofalowych typu IOT (Inductive Output Tube), które mogą pracować zarówno w modzie ciągłym jak i impulsowym. Sekcja, z dwoma źródłami (Rys. 2a) lub z jednym źródłem (Rys. 2b), są identyczne z sekcjami zaproponowanymi w europejskim projekcie EUROFEL [4]. Kriomoduł zawiera osiem 9-cio celowych niobowych struktur przyspieszających typu TTF. Nadprzewodzące struktury TTF zaprojektowane zostały w 1992 roku na potrzeby liniowego zderzacza (ang. collider) TESLA. Blisko dziesięć lat, szesnaście struktur pracowało w akceleratorze TTF-I dostarczając wiązkę do lasera VUV, generującego koherentne promieniowanie w procesie SASE. Po ukończeniu obecnej rozbudowy do fazy TTF-II będzie ich łącznie pięćdziesiąt sześć.


Rys. 2a. Sekcja przyspieszająca z dwoma źródłami W.Cz. typu IOT każde o mocy 60 kW



Rys. 2b. Sekcja przyspieszająca z jednym źródłem W.Cz. typu IOT o mocy 120 kW

Testy pokazują, że gdy użyty niob nie zawiera zanieczyszczeń i procesy preparacji jego powierzchni są wykonane właściwie, struktury osiągają pola przyspieszające do ~ 40 MV/m przy dobroci rzędu 1010. Praktycznie wszystkie proponowane projekty FEL z akceleratorami nadprzewodzącymi oparte są na strukturach TESLA. Przykładowo: akcelerator European XFEL w DESY będzie miał ich 928, Soft X-ray FEL w BESSY 144 a ERL w Uniwersytecie Cornell 320. Oparcie prestiżowych projektów na tych strukturach jest najlepszym potwierdzeniem opanowania trudnej technologii ich produkcji.
W ramach projektu EUROFEL przeprowadzone zostaną w latach 2006/2007 studia przez producenta wzmacniaczy IOT, które określą techniczne zmiany niezbędne do podwyższenia mocy wyjściowej tych wzmacniaczy z 32 kW osiąganych obecnie do 60 kW a następnie do 120 kW. Motywacją do przeprowadzenia studiów jest obniżenie kosztów akceleratorów, co powinno mieć miejsce przy zastąpieniu kilku źródeł małej mocy pojedynczym źródłem wyższej mocy.

Parametry pracy akceleratora z trzema sekcjami

Schemat urządzenia pokazany jest na Rysunku 3. Tabela 3 zawiera przykładowe parametry pracy akceleratora składającego się z trzech sekcji w funkcji natężenia pola przyspieszającego (końcowej energii wiązki), przy założeniu, że dynamiczne straty kriogeniczne jednej sekcji w temperaturze 2 K nie przekraczają 50 W. Założenie to ma na celu ograniczenie mocy chłodziarki kriogenicznej (a co za tym idzie kosztów) do około 500 W dla obciążenia w temperaturze ok. 1.9-2 K.

Energia wiązki =125MeV+Linak [MeV] 275 325 375 425 475 525 575
Przyrost energii/Kriomoduł [MeV] 75 100 125 150 175 200 225
Natężenie pola przyspieszającego [MV/m] 9 12 15 18 21 24 27
Dobroć własna Q0 [1010] 2.0 2.0 2.0 2.0 2.0 2.0 2.0
Dynamiczne straty w 2 K / strukturę [W] 4.3 7.7 12 17.2 23.5 30.6 38.8
Całkowite straty w 2 K / strukturę [W] 5.6 8.7 12.7 17.8 23.9 31.0 39.1
Procentowa długość impulsu [%] 100 72 49 35 26 19 15
Wiązka                
Maksymalny prąd wiązki [mA] 1.24 0.93 0.74 0.62 0.53 0.46 0.41
Separacja paczek z q 1nC [µs] 0.81 1.08 1.35 1.62 1.89 2.16 2.42
Maksym. ilość paczek /s [106] 1.236 0.668 0.364 0.215 0.136 0.090 0.062
Sprzężenie i mikrofonowanie                
Optymalna dobroć zewnętrzna [106] 6.7 11 14 20 27 36 46
Dopuszczalne mikrofonowanie   <34 Hz <34 Hz <33 Hz <23 Hz <17 Hz <13 Hz <10 Hz
3 dB szerokość rezonansu [Hz] 193 123 93 65 48 36 28
Maksymalna moc wiązki w impulsie [kW] 350 310 290 270 260 250 245
Moc wiązki w kolektorze końcowym [kW] 347 222 140 94 66 48 37
Tabela 3. Przykładowe parametry pracy dla akceleratora z trzema sekcjami przyspieszającymi

Uwaga, paczki w zaproponowanym urządzeniu mają ładunek 1 nC.
Urządzenie składa się z trzech części: iniektora, akceleratora wraz z dwoma kompresorami paczek i z części fotonowej. Całkowita długość jest ok. 210 m, włączając miejsce na dwa dalsze kriomoduły. W pierwszej fazie maksymalna energia wiązki jest ok. 600 MeV, co w procesie SASE z użyciem ondulatorów podobnych do tych w TTF-II w DESY powinno pozwolić na wygenerowanie koherentnego promieniowania o długości fali 20 nm. Dalsze procesy typu HHG (High Harmonic Generation) mogą być zastosowane dla skrócenia fali do kilku nm, bez konieczności podnoszenia energii wiązki przez zainstalowanie dodatkowych sekcji.

Schemat instalacji


Rysunek 3. Schemat instalacji

Iniektor, działo SRF wraz z pierwszą sekcją, generuje i przyspiesza wiązkę do 125 MeV. Ilość paczek w ciągu jednej sekundy zależy od maksymalnej częstotliwości impulsów lasera oświetlającego fotokatodę. Maksymalna ilość paczek, wynikająca z dopuszczalnej długości impulsu W.Cz. (strat kriogenicznych) i zainstalowanej mocy W.Cz. podana jest w Tabeli 3.
Kompresory skracają długości paczki z σ ~ 1 mm do σ < 0.08 mm podnosząc wartość szczytową prądu, co jest niezbędne do procesu spontanicznej emisji. Nie jest wykluczone, że przy tych energiach można zrobić tzw. seeding, czyli wykorzystać klasyczny laser do modulacji ładunku paczki, co pozwoli na skrócenie impulsów fotonów do kilkudziesięciu fs. Natężenie pól magnetycznych w dipolach drugiego kompresora powinno być dobierane w zależności od energii końcowej wiązki, tak by uzyskać jak najlepszy stopień kompresji. Cały ten proces powinien być dokładnie przeanalizowany przy pomocy dostępnych programów numerycznych. W sekcjach przyspieszających 2 i 3 energia wiązki może wzrosnąć o 450 MeV lub nawet więcej przy dalszym skróceniu czasu impulsu i zmniejszeniu prądu wiązki. Praktycznym ograniczeniem są mechaniczne wibracje struktur tzw. mikrofonowanie, które powoduje niestabilność fazy i amplitudy pól przyspieszających. Prowadzi to do niestabilności energii wiązki elektronowej i generowanych fotonów.
Część fotonowa zawiera ondulatory, stanowiska pomiarowe i diagnostykę wiązki fotonowej. Elementy te są potrzebne w każdej linii pomiarowej. Ich rodzaj zależy od procesu emisji koherentnego promieniowania. Na końcu akceleratora umieszczone są kolektory absorbujące energię zmagazynowaną w wiązce. Ich konstrukcja musi zapewnić całkowitą absorpcję elektronów o energiach od 125 MeV do 600MeV. Średnia absorbowana moc wiązki, w zależności od ilości i ładunku paczek, może być rzędu 350 kW. Systemy próżniowy i kriogeniczny, diagnostyka pracy urządzenia, zabezpieczenia techniczne, system zasilania prądem trójfazowym itd. oraz tunel, sterownie, hala doświadczalna wymagają oddzielnego opisu.

Linie eksperymentalne

POLFEL ma obsługiwać trzy grupy zadań: udoskonalanie lasera, badania naukowe i badania przemysłowe. Praca w modzie ciągłym umożliwia zasilenie kilku linii eksperymentalnych z wystarczającą intensywnością. Planowana jest budowa 6 linii o różnym przeznaczeniu:

  • Udoskonalanie lasera - 1 linia, finansowana z budżetu POLFEL
  • Badania naukowe - 2 linie, finansowane z grantów badawczych
  • Badania przemysłowe - 3 linie, udostępniane na zasadach komercyjnych.
Przewiduje się, że każda z linii obsłuży ~25 użytkowników rocznie dostarczając co najmniej 100 ośmiogodzinnych cykli eksperymentalnych w ciągu roku.

Realizacja projektu

POLFEL mógłby powstać przy wykorzystaniu podzespołów XFEL, co miałoby szereg zalet: Najnowocześniejsza, a jednocześnie sprawdzona technologia; Uniknięcie kosztownej i długotrwałej fazy R+D; Zakup elementów w cenie „produkcji seryjnej” a nie jednostkowej; „Odzyskanie” polskich specjalistów pracujących dla XFEL; Wykorzystanie know-how całego międzynarodowego konsorcjum XFEL.
Współpraca taka byłaby obustronnie korzystna. Ze strony DESY, POLFEL stanowiłby znakomite zaplecze szkoleniowe i treningowe dla XFEL. Z kolei Polska, zamierzając wnieść istotny wkład w XFEL (na poziomie >50% wkładów Francji, Hiszpanii czy Wielkiej Brytanii) mogłaby wynegocjować bardzo preferencyjne warunki na dostawę podzespołów dla POLFELa. W szczególności, polski wkład w XFEL mógłby być odwzajemniony przez stronę niemiecką wkładem „in kind” w postaci dostarczonych podzespołów.

Ryzyko projektowe

Przedstawiony schemat urządzenia jest jedynie wstępnym zarysem koncepcji. Niewątpliwie, końcowy projekt urządzenia zależeć będzie w dużej mierze od potencjalnych eksperymentatorów i funduszy. Również strona techniczna wymaga dalszej analizy i oszacowania ryzyka. Wykorzystanie wyników prac dla XFELa w zasadzie ogranicza to ryzyko do nadprzewodzącego działa elektronowego. W chwili obecnej dla FEL pracującego w modzie ciągłym mogłoby być ono zastąpione klasyczną wyrzutnią Pierce’a, jakkolwiek tego typu źródła zwykle generują paczki o mniejszym ładunku i z gorszą emitancją. Źródła mikrofalowe IOT, których wersja z większą mocą wyjściową też wymaga R&D, mogą być zastąpione istniejącymi wzmacniaczami (np. 4x32 kW dla każdej sekcji) tak, że można założyć iż ryzyko w przypadku wzmacniaczy jest małe.

Pewnym ryzykiem jest starzenie się kadry ekspertów w kraju spowodowane trudną sytuacją finansową nauki polskiej w ostatnich latach i „drenażem mózgów” na potrzeby projektów w Europie i USA. Konieczne jest zaangażowanie młodszego pokolenia. Należy również pamiętać o tym, że polscy naukowcy pracujący poza granicami i zagraniczni eksperci mogą być zaproszeni do udziału w projektowaniu i uruchamianiu FEL.

Zakres prac projektowych

Tabela 4 przedstawia bardzo schematycznie i wstępnie zakres prac projektowych i musi być uzupełniana systematycznie w czasie projektowania. Pokazuje jednak już teraz stopień złożoności przedsięwzięcia.

Koncepcja całego FEL: Zakres energii elektronów i fotonów
Ilość fotonów/s i sposób ich generacji
Wersja podstawowa urządzenia i plany jego rozbudowy
Ustalenie struktury organizacyjnej (kto za co odpowiada)
Działo elektronowe: Foto-katoda
Laser do foto-emisji( wybór i instalacja)
Moc mikrofalowa
Diagnostyka
Dynamika wiązki
Stabilizacja amplitudy i fazy
Sekcje przyspieszające: Instalacja kriogeniki
Moc mikrofalowa
Próżnia
Strojenie
Testowanie
Optyka wiązki: Obliczenie całej optyki wiązki
Projektowanie magnesów w tym dipoli, kwadrupoli, steeringu, zasilaczy, kompresorów paczek, kolektorów wiązki itp.
System kriogeniczny: Wybór
Instalacja
Bezpieczeństwo
Systemy kontroli elektronicznej: Stabilizacja amplitudy i fazy
Synchronizacja i dystrybucja sygnału zegarowego
System próżniowy: Koncepcja
Wybór elementów (pomp, zaworów, …)
System wysokiej częstotliwości: Wzmacniacze IOT
Wzmacniacze wejściowe
Zasilanie mocą
Synchronizacja
Dystrybucja mocy
Kontrola
Zabezpieczenia
System diagnostyki wiązki: Monitorowanie w całym linaku: ładunku, trajektorii, fazy, energii itp.
System zabezpieczeń - Interlock:
(dla ludzi i urządzenia)
Zabezpieczenie przed: wysokimi napięciami, gazami, promieniowaniem, itp.
Procedury w sytuacjach awaryjnych (eksplozja, pożar, itp)
Sygnalizacja zagrożeń
Teren, tunel, budynek i hala eksperymentalna: Konstrukcja
Zabezpieczenia
Obliczenia procesów FEL: Jakość wiązki elektronów
Typy ondulatorów
oczekiwana moc i jakość wiązki fotonowej (w funkcji długości fali)
synchronizacja
diagnostyka fotonów
System Elektryczny: Oszacowanie poboru mocy i jej rozdziału
Zabezpieczenia
Centralna Kontrola pracy urządzenia System sterowania całego urządzenia
Archiwizacja danych pomiarowych i parametrów maszyny
Sterowanie sprzętem (komputery przemysłowe)
Wizualizacja stanu maszyny i pomiarów
Tabela 4. Wstępny zakres prac projektowych

Lokalizacja na terenie Instytutu Problemów Jądrowych w Świerku

Ośrodek Jądrowy w Świerku dysponuje ogrodzonym i uzbrojonym terenem o powierzchni 44 ha:

  • Trzy niezależne linie energetyczne
  • Własne wysokowydajne ujęcie wody
  • Niewielka odległość od centrum Warszawy
  • Wolne tereny wokół ośrodka możliwe do wykorzystania na Park Technologiczny
  • Własne zaplecze transportowe, remontowe, produkcyjne i laboratoryjne
NCBJ posiada także bogatą ekspertyzę w dziedzinie projektowania i budowy akceleratorów:
  • Produkcja akceleratorów przemysłowych Liliput
  • Produkcja akceleratorów medycznych Coline (certyfikat CE)
  • Aktywny udział w R+D dla akceleratorów CLIC w CERN oraz TESLA, FLASH i XFEL w DESY
  • Kontrakt na struktury przyspieszające dla ośrodka terapii hadronowej TOP we Frascati

Oszacowanie kosztów

Opracowanie Komisji Europejskiej pt. „Towards new research infrastructures for Europe: The ESFRI List of Opportunities” podaje koszt jednego laboratorium z FEL na 150-200 M€. Należy się spodziewać podobnej (z przeskalowaną sumą globalną) struktury kosztów jak w projekcie XFEL (Rys. 4). Oprócz samego urządzenia FEL istotną część kosztów stanowią stacje badawcze. Koszt jednej stacji powinien być podobny do kosztu typowej stacji synchrotronowej i wynosić ok. 20 M€. W pierwszej fazie (do roku 2013) można wybudować FEL z jedną stacją co wyniosłoby 100 M€. W następnym okresie finansowania (2014-2020) można wybudować kolejne 5 stacji, co podniesie łączny koszt do 200 M€. Budowę można by przyspieszyć w przypadku uzyskania wkładu finansowego lub rzeczowego z innych państw zainteresowanych eksploatacją urządzenia.


Rysunek 4. Struktura kosztów projektu XFEL z roku 2002


Bibliografia

[1] Technical Design Report of Soft X-FEL, BESSY GmbH, Berlin Marzec 2004.

[2] J. Sekutowicz, ”Superconducting RF Photoinjectors; an Overview”,
Proceedings of ICFA Workshop on Physics and Applications of High Brightness Beams, Erice, Sicily, October 9-14, 2005.

[3] TESLA-XFEL, TDR- Suplement, TESLA-FEL-Report 2002-99, DESY, October 2002.

Informacje dostępne w Internecie:

Narodowe Centrum Badań Jądrowych (C) 2012