УДК 53.087.4. Мониторинг уровня радиации в ускорительном

УДК 53.087.4.
Мониторинг уровня радиации в ускорительном зале ЛСЭ
Т. В. Саликова
Институт ядерной физики СО РАН, Новосибирск
E-mail: T.V.Salikova@inp.nsk.su
Аннотация
Система
радиационного
контроль
лазера
на
свободных
электронах
(ЛСЭ)
осуществляет мониторинг радиации в рабочих помещениях и ускорительном зале.
Установленные в ускорительном зале газонаполненные датчики кроме радиационного
мониторинга используются и для контроля за потерями пучка в вакуумной камере и для
коррекции орбиты.
Введение
Новосибирский мощный лазер на свободных электронах [1] создан на базе
четырехдорожечного
микротрона-рекуператора,
который
позволяет
получать
пучки
электронов с энергией от 12 МэВ до 42 МэВ и средним током до 100 мА (рис. 1). ЛСЭ
работает в диапазоне длин волн от 5 до 240 микрон, пиковая мощность более 1 кВт.
При работе первой очереди ЛСЭ сгруппированный пучок электронов с энергией 1.5
МэВ инжектируется в микротрон-рекуператор в ускоряющей фазе проходит ВЧ систему и
попадает в ондулятор. В ондуляторе происходит генерация ЛСЭ излучение, пучок теряет
около 1% энергии. И далее в замедляющей фазе пучок проходит линейку ВЧ резонаторов,
замедленный пучок с энергией 1.5 МэВ попадает в медный поглотитель. Вторая очередь —
пучок проходит 2 дорожки, в третьей очереди пучок проходит 4 дорожки.
Рекуперация пучка в ВЧ системе позволяет значительно снизить уровень радиации и
работать с большими токами.
Аппаратные и программные средства радиационного контроля
Часть система радиационного контроля, расположенной в ускорительном зале
выполняет две функции:
1. Мониторинг радиации в зале. Набирается статистика, информация заносятся в
базу
данных
производится
(бортовые
анализ
журналы).
влияния
На
радиации
основе
на
собранной
материалы
и
информации
оборудование.
Оценивается время жизни технологических узлов при существующих уровнях
радиации.
2. Контроль за потерями пучка в вакуумной камере. Это позволяет проводить
коррекцию орбиты пучка. А также осуществлять защиту вакуумной камеры от
нагревания (и прожигания) пучком.
Ежедневно программная часть системы радиационного контроля ведет бортовой
журнал, где фиксируются показания всех радиационных датчиков, параметры ВЧ системы.
Бортовые журналы помещаются в архив для дальнейшей обработки собранной информации.
Для оперативного просмотра бортовой журнал имеет текстовый формат, что позволяет
просматривать содержимое любым редактором. Для анализа и обработки информации
написан пакет скриптов на языке perl.
Программная часть системы осуществляет визуализацию радиационной обстановки, и
по показаниям датчиков можно следить за прохождением пучка. Если повышается уровень
радиации, оператор корректирует орбиту пучка.
Для оценки мощности дозы D [Гр/ч] тормозного излучения для электронного пучка с
энергий E [МэВ] и током I [мА] можно воспользоваться выражением D = 20*E3*I.
Энергия электронного пучка 12 МэВ, аппаратные и программные защиты потерь пучка
установлены на уровне 500 мкА. Мощность дозы D может достигать 17 кГр/ч. При работе в
режиме генерации первой очереди ЛСЭ потери по току не превышают 50 мкА. Уровень
радиации в контрольных точках не должен превышать 1.7 кГр/ч. При работе второй — 10
кГр/ч.
При
предполагаемых
ионизирующего
излучения
высоких
для
дозах
качественного
и
широком
контроля
энергетическом
рационально
спектре
использовать
газонаполненные датчики типа токовая ионизационная камера.
В настоящие время в ускорительном зале на первой очереди установлены восемь
токовых ионизационных камер, заполненных воздухом. До конца текущего года будут
подключены датчики, запланированные для мониторинга второй и третьей очереди.
Работа выполнена при использовании оборудования ЦКП СЦСТИ и финансовой
поддержке Минобрнауки России.
Список литературы
1. Gavrilov N. G., Knyazev B. A., Kolobanov E. I., Kotenkov V. V., Kubarev V. V., Kulipanov G. N.,
Matveenko A. N., Medvedev L. E., Miginsky S. V., Mironenko L. A., Oreshkov A. D., Ovchar V. K.,
Popik V. M., Salikova T. V., Scheglov M. A., Serednyakov S. S., Shevchenko O. A., Skrinsky A. N.,
Tcheskidov V. G., Vinokurov N. A. Status of the Novosibirsk high-power terahertz FEL. //Nuclear
instruments and methods in physics research A, 2007. Т. 575. С. 54-57.
Рисунок 1. Общий вид - Новосибирский мощный лазер на свободных электронах.
1 - первая очередь: одна дорожка, 12 МэВ, длина волны 120 – 240 мкм.
2 - вторая очередь: две дорожки, 22 МэВ, длина волны 40 – 120 мкм.
3 - третья очередь: четыре дорожки, 42 МэВ, длина волны 5 – 40 мкм.
4 - ускоряющие ВЧ резонаторы.
Рисунок 1
Monitoring of radiation levels in FEL accelerator room
T. V. Salikova
Budker Institute of Nuclear Physics, Siberian Branch of the Russian Academy of Sciences, Russia,
Novosibirsk, akademika Lavrentieva prospect, 11, 630090
E-mail: T.V.Salikova@inp.nsk.su
Abstract
The system of radiation control of a free electron laser (FEL) radiation monitors in the operating
room and the room accelerator. Installed in the accelerator room gas-filled detectors are used for
radiation monitoring and control of beam losses in the vacuum chamber and for the correction of
the orbit.