ஆற்றல் திறன் கொண்ட துகள் முடுக்கிகளில் தொழில்நுட்ப முன்னேற்றம்

டெக்னிஷே யுனிவர்சிட்டட் டார்ம்ஸ்டாட்டில், உலகின் முதல் ஆற்றல் மீட்பு கொண்ட மல்டி-டர்ன் சூப்பர் கண்டக்டிங் லீனியர் ஆக்சிலரேட்டரின் முதல் செயல்பாடு வெற்றி பெற்றது. பல்கலைக்கழகத்தின் எலக்ட்ரான் நேரியல் முடுக்கி (S-DALINAC) இல் நடந்த சோதனை, முடுக்கி திறனின் சேமிப்பு சாத்தியம் என்பதை நிரூபித்தது.

இயற்பியலில் அடிப்படை ஆராய்ச்சி மற்றும் தொழில்நுட்ப பயன்பாடுகளுக்கு மின்னூட்டம் செய்யப்பட்ட துகள்களை துரிதப்படுத்துவதற்கான சிக்கலான வசதிகள் மிக முக்கியமானவை. பல கற்றைகள் மற்றும் மேம்பட்ட கற்றை தரத்துடன் கூடிய வசதிகளின் வளர்ச்சி, இது பல ஆராய்ச்சித் துறைகளுக்குத் தேவையானது, மேலும் இது தொழில்நுட்ப மற்றும் பொருளாதார வரம்புகளை பூர்த்தி செய்கிறது. ஆற்றல் மீட்கும் நேரியல் முடுக்கி (ERL- energy-recovering linear accelerator) என்ற கருத்தால் ஒரு வழி வழங்கப்படுகிறது – இதில் அறிவியல் அல்லது தொழில்நுட்ப பயன்பாட்டிற்குப் பிறகு விட்டத்தில் மீதமுள்ள ஆற்றல் மீட்கப்பட்டு மேலும் துகள்களை முடுக்கிவிட உடனடியாகப் பயன்படுத்தப்படுகிறது. மிக உயர்ந்த ஆற்றல் மற்றும் தீவிரம் கொண்ட எலக்ட்ரான் விட்டங்களை வழங்க ERL தொழில்நுட்பத்தை பொருளாதார ரீதியாகவும், சுற்றுச்சூழல் ரீதியாகவும் பொறுப்பான வழியில் பயன்படுத்த முடியும். எதிர்கால ஆராய்ச்சிக்கு இதுவே தேவை -உதாரணமாக, ஐரோப்பிய ஆராய்ச்சி மையமான CERN இல் உள்ள துகள் இயற்பியல் துறையில், மருத்துவம் மற்றும் தொழில்துறையில் புதுமைகளை இயக்கும்.

ஆகையால், TU டார்ம்ஸ்டாட்டில் சமீபத்திய வெற்றிகரமான ஆர்ப்பாட்டம் ஒரு மைல்கல்லாகும்: முதன்முறையாக, ஒரு மீக்கடத்தி எலக்ட்ரான் நேரியல் முடுக்கி வெற்றிகரமாக பல முனை ஆற்றல்-மீட்பு முறையில் வெற்றிகரமாக இயக்கப்பட்டது. எலக்ட்ரான் கற்றை முக்கிய முடுக்கி வழியாக இடைவெளியில் 99.99 சதவிகிதம் வேகத்தில் இரண்டு தொடர்ச்சியான வழிகளில் துரிதப்படுத்தப்பட்டது, பின்னர் பிரதான ஊடுருவல் வழியாக மேலும் இரண்டு வழிகளில் அசல் ஊசி ஆற்றலை குறைத்தது. 41 மெகா எலக்ட்ரான்வோல்ட்கள் வரை ஆற்றல்களில் 8 மைக்ரோஆம்பியர்கள் வரை கற்றைகள் அடையப்பட்டன. அடுத்தடுத்த குறைவு முடுக்கம் கட்டமைப்புகளில் கற்றையின் பயன்படுத்தப்படாத இயக்க ஆற்றலை சேமித்து அதன் மூலம் தேவையான முடுக்கம் திறனில் 80 சதவிகிதத்திற்கும் அதிகமாக சேமிக்கப்பட்டது.

ஆராய்ச்சிக் குழு செயல்பாட்டின் போது “சார்பியல் கட்டம்-சறுக்கல்” போன்ற தனித்தனி விட்டங்களின் முடுக்கம் மற்றும் குறைப்பு பாதைகளில் சற்றே மாறுபட்ட திசைவேகங்களால் தொழில்நுட்பச் சவால்களைச் சமாளிக்க முடிந்தது.

References:

• Kutsaev, S. V. (2021). Advanced technologies for applied particle accelerators and examples of their use. Technical Physics, 66(2), 161-195.
• Gubser, D. U. (2004). Superconductivity: an emerging power-dense energy-efficient technology. IEEE Transactions on applied superconductivity, 14(4), 2037-2046.
• Thangaraj, J. T. (2018). Compact, High Power SRF Accelerators for Industrial Applications (No. FERMILAB-SLIDES-18-059-DI). Fermi National Accelerator Lab.(FNAL), Batavia, IL (United States).