Superconducting Coated Conductors for Proton Beam Screens in High-Energy Particle Accelerators
A fi d'impulsar la investigació de la física d'altes energies més enllà de la vida útil del Gran Col·lisionador d'Hadrons (LHC), l'Organització Europea per a la Recerca Nuclear (CERN) va iniciar una iniciativa de R + D per a un col·lisionador de protons de 100 TeV amb 100 km de c...
| Autor: | |
|---|---|
| Tipo de recurso: | tesis doctoral |
| Fecha de publicación: | 2022 |
| País: | España |
| Institución: | Universitat Autònoma de Barcelona |
| Repositorio: | Dipòsit Digital de Documents de la UAB |
| Idioma: | inglés |
| OAI Identifier: | oai:ddd.uab.cat:268620 |
| Acceso en línea: | https://ddd.uab.cat/record/268620 |
| Access Level: | acceso abierto |
| Palabra clave: | Superconductors d'alta temperatura Superconductores de alta temperatura High-temperature superconductors Física de vòrtex Física de vórtice Vortex physics Radiofreqüència Radiofrecuencia Radio frequency Ciències Experimentals |
| Sumario: | A fi d'impulsar la investigació de la física d'altes energies més enllà de la vida útil del Gran Col·lisionador d'Hadrons (LHC), l'Organització Europea per a la Recerca Nuclear (CERN) va iniciar una iniciativa de R + D per a un col·lisionador de protons de 100 TeV amb 100 km de circumferència, l'anomenat Future Circular Collider (FCC). Part de l'estudi del FCC és repensar el disseny de la pantalla del feix de protons, un component de l'accelerador que allotja el feix de protons i protegeix tèrmicament els imants superconductors de la radiació de sincrotró. El concepte de la pantalla del feix de protons del LHC es basa en un tub d'acer inoxidable recobert al seu interior amb coure. No obstant això, en les condicions operatives previstes pel FCC, és a dir, temperatures d'entre 40-60 K, sota camps magnètics de 16T i amb corrents induïts a la pantalla del feix de 0-1 GHz, és possible que el recobriment de coure no mostri una impedància superficial prou baixa per garantir un feix de protons estable. L'única classe de material coneguda que presenta menys resistència superficial en determinades condicions, és la formada pels superconductors. Des del gener del 2017, el grup de Materials Superconductors i Nanoestructures a Gran Escala de l'Institut de Ciència de Materials de Barcelona (ICMAB-CSIC) va iniciar una col·laboració amb el CERN per avaluar la idoneïtat i optimització de les cintes superconductores (CC, una estructura que consisteix en una capa de material superconductor sobre un substrat metàl·lic flexible) de REBa2Cu3O7 (RE = terres rares), com una possible alternativa al coure com a recobriment de la pantalla del feix de protons. En el marc d'aquesta tesi, hem caracteritzat les propietats elèctriques de diversos CC de REBCO disponibles comercialment, tant a DC com a corrents alterns d'alta freqüència, en un ampli rang de temperatures criogèniques i sota camps magnètics de fins a 9T, on hem fet servir un ressonador dielèctric de tipus Hakki-Coleman amb una freqüència de ressonància de 8 GHz per a mesures d'impedància superficial. Complementàriament a això, hem explorat la compatibilitat dels CC de REBCO amb els requisits de buit i qualitat de camp magnètic dins de la pantalla del feix del FCC, i hem desenvolupat una tècnica de recobriment que permet cobrir a gran escala superfícies metàl·liques corbes, com ara la càmera de la pantalla de feix, amb REBCO CC. Els resultats generats no només demostren que els CC de REBCO disponibles al mercat compleixen la promesa de mostrar propietats d'alta freqüència excepcionalment bones sota les condicions de mesura, sinó que també proporcionen solucions pràctiques a problemes que abans dificultaven l'ús de REBCO a la cambra de la pantalla del feix o altres aplicacions de microones d'alt camp. |
|---|