Návrh stínění a témata k řešení

Transkript

1 Výzkumné laserové centrum ELI Beamlines Návrh stínění a témata k řešení Veronika Olšovcová, Mike Griffiths, Richard Haley, Lewis McFarlene, Bedřich Rus a ELI team

2 Plánované pilíře ELI Site to be determined High-intensity development

3 Plánované pilíře ELI ELI-ALPS - Maďarsko ELI-Beamlines ELI-NP - Rumunsko Attosekundová XUV/X-ray fyzika Aplikace v materiálových vědách a biologii 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.

4 Plánované pilíře ELI ELI-ALPS - Maďarsko ELI-Beamlines ELI-NP - Romania Attosekundová XUV/X-ray fyzika Aplikace v materiálových vědách a biologii 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 Site to be determined High-intensity development Exawatt-class laser technology Szeged High-intensity laser technologies for frontier physical research

5 ELI NP ELI-Beamlines ELI-NP - Romania Laser-induced nuclear physics Výzkum a aplikace fotonukleární fyziky High-intensity development Site to be Magurele determined (Bukurešť) Exawatt-class laser technology High-intensity laser technologies for frontier physical research

6 Lokalita: jižně od Prahy Blízkost mezinárodního letiště, příjemné prostředí Spolupráce s plánovaným velkým biotechnologickým centrem BIOCEV (2 km)

7 ELI Beamlines architektonický návrh

8 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

9 ELI Beamlines výstavba: časová osa Září 2011 Říjen 2011 Dokončení dokumentace pro výstavbu Zahájení stavebních úprav na pozemku Stavba prototypů, testování lasery, kompresory apod., subsystémů a předběžná montáž vybraných systémů Březen 2012 Duben 2014 Květen 2014 Červenec 2015 Prosinec 2015 Zahájení výstavby Budova - uvádění do provozu, včetně čistého prostředí Zahájení instalace laserů a distribuce svazků Dokončení instalace laserů a experimentálního vybavení Uvedení do provozu vybraných laserových systémů a experimentálních hal

10 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

11 Radiační ochrana návrh stínění

12 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 cm, 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)

13 Lokalizace zdrojů IZ E1 E2 E3 E4 E5 E6

14 Primární zdroje Experimentá lní hala E1 E2 E3 E4 E5 E6 Svazek Střední energie Počet částic/výstřel Opakovací frekvence provoz celkem: min/den X-ray s. e 200MeV 3x10^9 1kHz 30 monochrom. e 500MeV 6x10^8 1kHz 30 X-ray s. e 6,1GeV 8x10^9 10Hz 30 monochrom. e 500MeV 6x10^8 1kHz 30 Quasi-mono p 10MeV 6x10^11 1kHz 30 associovaný e 20MeV 6x10^11 1kHz 30 x,y,z probing 3x p 100MeV 10^11 10Hz 10 associovaný 3x e 50MeV 4x10^10 10Hz 10 Inver. compt. γ max. 1,9GeV 10^9 0,1Hz 15 Laser acc. E in high Z targets e 200MeV 6x10^8 100Hz 15 e 2GeV 6x10^9 10Hz 10 A e 50GeV 10^10 0,1Hz 15 B e 5GeV 6x10^9 10Hz 10 p 200MeV 10^12 10Hz 10 associovaný e 100MeV 3x10^11 10Hz 10 p 3GeV 6x10^11 0,1Hz 15 Associovaný e 1,5GeV 2x10^11 0,1Hz 15

15 Radiační klasifikace - zóny R0: <1µSv/den R1: <4µSv/den <1mSv/rok R2:<25µSv/den R3: bez limitu E1 E2 E3 E4 E5 E6

16 Zkoumané oblasti - návrh geometrie dumpu tvar, velikost, materiál - mapa dávkových příkonů - uvnitř experimentální haly - vně velín, chodba - vliv hlavních prostupů

17 E4 Fotonový svazek: max. energie 1.6GeV, 10^9/výstřel, 0.1Hz, 15min/den Dávkové příkony uvnitř, µsv/200výstřelů fotony neutrony Chodba, µsv/200výstřelů

18 E5 E5 Elektronový svazek: střední energie 2 GeV, 6*10^9/výstřel, 10Hz, 10min/den Depozice energie ve stoperu a interakční komoře (GeV/cm 3 /12000 výstřelů) Fotonový tok uvnitř a v blízkém okolí stoperu a interakční komory (/cm 3 /12000 výstřelů) Neutronový tok uvnitř a v blízkém okolí stoperu a interakční komory (/cm 3 /12000 výstřelů)

19 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

20 Témata k řešení

21 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 10 0 fs-10 1 fs), EMP - směsná pole vysokých energií (γ, n, µ)

22 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

23 Fyzikální ústav AV ČR, v. v. i. Na Slovance Praha 8 eli-cz@fzu.cz Děkuji za pozornost.