2. विकिरण प्रसंस्करण सुविधा (RPF) के लिए त्वरक भौतिकी डिज़ायन:
इलेक्ट्रॉन रैखिक त्वरक (लिनैक) के बहुत महत्वपूर्ण अनुप्रयोगों में से एक यह है कि वे खाद्य सुरक्षा को बढ़ाने और बेहतर खाद्य संरक्षण के लिए खाद्य और कृषि उत्पादों को विकिरणित कर सकते हैं। इसके अलावा, चिकित्सा उत्पादों को विसंक्रमित करने के लिए इलेक्ट्रॉन लिनैक्स का भी उपयोग किया जा सकता है। विकिरण सीधे इलेक्ट्रॉन किरणपुञ्ज द्वारा, या इलेक्ट्रॉन किरणपुञ्ज द्वारा उत्पन्न एक्स-रे द्वारा किया जा सकता है। विकिरणित उत्पाद में प्रेरित रेडियोधर्मिता अधिक चिंता का विषय नहीं है, बशर्ते इलेक्ट्रॉन किरणपुञ्ज विकिरण मोड के लिए इलेक्ट्रॉन बीम की ऊर्जा 10 MeV और विकिरण के एक्स-रे मोड के लिए 7.5 MeV तक सीमित हो। ABPS विकिरण प्रसंस्करण सुविधाओं के लिए उच्च औसत शक्ति के इलेक्ट्रॉन लिनैक के भौतिकी डिजाइन के लिए जिम्मेदार है।
एक 10 MeV, 6 kW इलेक्ट्रॉन लिनैक को हाल ही में विकिरण अनुप्रयोगों के लिए राराप्रपौके द्वारा बनाया गया है। ABPS आरएफ कप्लर्स के साथ-साथ प्रगामी तरंग इलेक्ट्रॉन त्वरक के एक इष्टतम डिजाइन के लिए विद्युत चुम्बकीय और किरणपुञ्ज गतिकी का अध्ययन करके इस महत्वपूर्ण परियोजना में योगदान दे रहा है। ऐसा ही एक त्वरक (लिनैक-बी1) 5 kW की शक्ति और 9 एमईवी की किरणपुञ्ज ऊर्जा के साथ पहले ही चालू किया जा चुका है । इस लिनैक की त्वरक संरचना 2π/3 मोड प्रगामी तरंग प्रकार की है, और यह एक एकीकृत बंचर-सह-त्वरक संरचना है। त्वरक संरचना का प्रारूप नीचे दिखाया गया है:
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10 MeV के प्रगामी तरंग बंचर-सह-त्वरक की संरचना का प्रारूप |
SUPERFISH और CST-MWS का उपयोग करके प्रगामी तरंग त्वरक संरचना का विद्युतचुंबकीय डिजाइन किया गया है। निवेश और निर्गम आरएफ कप्लर्स के साथ एकीकृत त्वरक संरचना के प्रारम्भ से अंत तक त्रिविमीय विद्युतचुम्बकीय सिमुलेशन कोड CST-MWS का उपयोग करके किया गया है। त्वरक संरचना के अंदर विद्युत क्षेत्र वितरण निम्न चित्र में दिखाया गया है।
सिमुलेशन वातावरण में एक प्रगामी तरंग बंचिंग-सह-त्वरक संरचना की ट्यूनिंग के लिए विकसित की गई विधि की प्रभावकारिता की जांच के लिए संख्यात्मक अध्ययन किए गए हैं। इन संरचनाओं में क्षणिक बीम लोडिंग पर भी अध्ययन किया गया है।
हाल ही में, राराप्रपौके में 9.5/7 MeV दोहरी ऊर्जा के 10 किलोवाट इलेक्ट्रॉन लिनैक, ऊर्जा फ़िल्टरिंग प्रणाली के साथ विकसित किया जा रहा है। त्वरक का पूरा प्रारूप, इलेक्ट्रॉन गन से अंतिम उत्पाद तक शुरू करके नीचे दिखाया गया है। इलेक्ट्रॉन गन से लेकर उत्पाद तक शुरू से अंत तक किरणपुञ्ज गतिकी का सिमुलेशन किया गया है।
विकिरण प्रसंस्करण सुविधा (RPF) के लिए त्वरक का प्रारूप
आरएफ से किरणपुञ्ज शक्ति रूपांतरण दक्षता बढ़ाने के लिए, एक अचर प्रवणता (सीजी) प्रकार की प्रगामी तरंग संरचना हाल ही में डिजाइन की गई है।
एबीपीएस, प्रस्तावित उच्च द्युति सिंक्रोट्रॉन विकिरण स्रोत (HBSRS) के लिए 200 MeV इंजेक्टर लिनैक डिजाइन के अध्ययन में भी लगा हुआ है। लिनैक के आउटपुट पर वांछित सामान्यीकृत वर्ग माध्य मूल किरणपुञ्ज एमिटन्स और किरणपुञ्ज का वर्ग माध्य मूल ऊर्जा प्रसार 24 mm-mrad और 0.5% है। इंजेक्टर लिनैक का विन्यास, जिसे वर्तमान में विकसित किया जा रहा है, नीचे दिए गए चित्र में दिखाया गया है। प्रगामी तरंग (TW) त्वरक सेक्शन में 3.7 m लम्बे अचर प्रवणता के 4 प्रगामी तरंग त्वरक संरचनाएं उपयुक्त मिलान के साथ होंगी। अप्रगामी तरंग (SW) बंचर सेक्शन में 1.13 m लंबी द्वि-आवधिक, अक्ष पर युग्मित संरचना होगी। अच्छी किरणपुञ्ज ट्रांसमिशन दक्षता के साथ एचबीएसआरएस के उच्च द्युति के साथ-साथ उच्च विभेदन क्षमता मोड के लिए वांछित मापदंडों को प्राप्त करने के लिए अध्ययन चल रहा है।
प्रस्तावित HBSRS के 200 MeV के इंजेक्टर लिनैक का प्रारूप.
त्वरक एवं किरण पुंज भौतिकी अनुभाग
