Výzkumné laserové centrum ELI Beamlines Návrh stínění a témata k řešení Veronika Olšovcová, Mike Griffiths, Richard Haley, Lewis McFarlene, Bedřich Rus a ELI team
Plánované pilíře ELI Site to be determined High-intensity development
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.
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
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
Lokalita: jižně od Prahy Blízkost mezinárodního letiště, příjemné prostředí Spolupráce s plánovaným velkým biotechnologickým centrem BIOCEV (2 km)
ELI Beamlines architektonický návrh
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
ELI Beamlines výstavba: časová osa Září 2011 Říjen 2011 Dokončení dokumentace pro výstavbu Zahájení stavebních úprav na pozemku 2011 2014 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
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
Radiační ochrana návrh stínění
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 120-160cm, 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)
Lokalizace zdrojů IZ E1 E2 E3 E4 E5 E6
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
Radiační klasifikace - zóny R0: <1µSv/den R1: <4µSv/den <1mSv/rok R2:<25µSv/den R3: bez limitu E1 E2 E3 E4 E5 E6
Zkoumané oblasti - návrh geometrie dumpu tvar, velikost, materiál - mapa dávkových příkonů - uvnitř experimentální haly - vně velín, chodba - vliv hlavních prostupů
E4 Fotonový svazek: max. energie 1.6GeV, 10^9/výstřel, 0.1Hz, 15min/den Dávkové příkony uvnitř, µsv/200výstřelů fotony neutrony Chodba, µsv/200výstřelů
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)
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
Témata k řešení
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)
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
Fyzikální ústav AV ČR, v. v. i. Na Slovance 2 182 21 Praha 8 eli-cz@fzu.cz www.eli-beams.eu www.eli-beams.eu Děkuji za pozornost.