Artikel ini telah ditinjau sesuai dengan proses dan kebijakan editorial Science X. Para editor telah menekankan atribut berikut sambil memastikan kredibilitas konten:
fakta diverifikasi
sumber terpercaya
membenarkan
OKE! Foto Jefferson Lab menunjukkan tim pekerja sedang mempersiapkan rongga akselerator uji. Kredit: Lab Jefferson
× tutup
Foto Jefferson Lab menunjukkan tim pekerja sedang mempersiapkan rongga akselerator uji. Kredit: Lab Jefferson
Dari televisi hingga mesin sinar X, banyak teknologi modern yang dimungkinkan oleh elektron yang dihasilkan oleh akselerator partikel. Fasilitas Akselerator Nasional Thomas Jefferson milik Departemen Energi AS kini telah bekerja sama dengan General Atomics dan mitra lainnya untuk membuka lebih banyak aplikasi dengan mengeksplorasi proses perancangan, pembuatan prototipe, dan pengujian akselerator partikel yang lebih kuat dan efisien, sekaligus lebih murah dan lebih besar. .
Penelitian ini melibatkan desain dan fabrikasi elemen kunci dari prototipe akselerator partikel yang menggabungkan komponen pendingin komersial canggih dan bahan superkonduktor baru. Prototipe tersebut berhasil diuji, menunjukkan kelayakan desain untuk aplikasi komersial. Karya ini baru-baru ini diterbitkan di Physical Review Accelerators and Beams.
Anggota tim di Jefferson Lab memiliki pengalaman luas dalam membangun akselerator partikel canggih untuk penelitian dasar. Untuk proyek ini, Jefferson Lab mengadakan subkontrak dengan General Atomics untuk mulai bergerak melampaui penerapan penelitian dasar teknologi tersebut dan mencari kemungkinan manfaat sosial.
Para peneliti memulai pekerjaan dengan memfokuskan pada komponen akselerator frekuensi radio superkonduktor (SRF) yang disebut rongga resonansi di Jefferson Lab. Akselerator partikel yang dibangun di atas rongga SRF memungkinkan beberapa mesin penelitian paling kuat di dunia, termasuk akselerator berkas elektron kontinu milik Jefferson Lab. CEBAF adalah fasilitas pengguna DOE Office of Science yang didedikasikan untuk mengungkap struktur dasar proton dan neutron dalam inti atom.
Akselerator partikel memanfaatkan elektron dengan memberinya energi ekstra yang diukur dalam elektron volt (eV), sehingga “mempercepat” elektron. Elektron, yang dipercepat dengan cara yang mirip dengan CEBAF, tetapi dalam skala yang jauh lebih kecil, dapat digunakan untuk menampilkan gambar di layar televisi, untuk mengambil gambar sinar-X pasien, atau untuk membersihkan limbah dan gas buang.
Kebutuhan akan sistem dingin
Meskipun rongga SRF sangat efektif dalam mempercepat pancaran partikel, sistem ini bisa sangat mahal untuk dibangun dan dioperasikan. Salah satu biaya terbesar adalah kebutuhan pendinginannya. Misalnya, pada mesin penelitian pada umumnya, rongga SRF harus sangat dingin—pada 2 Kelvin, atau -456°F, yang hanya beberapa derajat di atas nol mutlak—untuk mencapai operasi superkonduktor yang paling efisien.
“Cara umum untuk mendinginkan rongga SRF adalah sistem besar yang disebut pabrik kriogenik helium cair. Sistem ini mahal untuk dipasang dan dioperasikan,” kata Drew Packard, ilmuwan di divisi Magnetic Fusion Energy (MFE) General Atomics. yang berkolaborasi dalam proyek tersebut.
Helium umumnya dikenal sebagai gas yang digunakan untuk membuat balon terapung karena lebih ringan dari udara. Helium cair, yang dijaga di bawah 4,2 Kelvin, merupakan elemen pilihan untuk mendinginkan rongga superkonduktor hingga suhu yang sangat rendah. Helium mengalir di permukaan luar rongga dalam proses yang disebut konveksi, menghilangkan panas dan menjaga suhu tetap rendah. Proses ini mirip dengan cara kerja AC.
Menurut Packard, tanaman krio yang diperlukan untuk mempertahankan helium pada suhu rendah ini rumit untuk dirancang dan dioperasikan. Helium juga merupakan sumber daya yang relatif langka dan tidak terbarukan dengan proses produksi yang kompleks.
Informasi lebih lanjut:
G. Ciovati dkk, Pengembangan prototipe rongga frekuensi radio superkonduktor untuk akselerator berpendingin konduksi, Physical Review Accelerators and Beams (2023). DOI: 10.1103/PhysRevAccelBeams.26.044701
+ There are no comments
Add yours