प्रोटॅान लिनेक विकास प्रभाग |
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10 मिली अंपिएर , 3 मेगा इलेक्ट्रॉन वोल्ट प्रोटॉन बीम के लिए बीम डंप का विकास
रेडियो फ्रीक्वेंसी क्वाड्रपोल (आरएफक्यू) से बाहर आने वाले 3 मेगा इलेक्ट्रॉन वोल्ट के प्रोटॉन बीम को अवशोषित करने के लिए एक बीम डंप की आवश्यकता होगी। यह बीम स्पंदित प्रकृति की और 50 हर्ट्ज की पुनरावृत्ति दर और 10% की ड्यूटी फैक्टर के साथ अधिकतम 10 मिली अंपिएर की होगी । इसके परिणामस्वरूप बीम की शक्ति 3 किलोवाट होगी।
बीम डंप डिजाइन के लिए सर्वप्रथम उसके निर्माण में प्रयोग होने वाले सामग्री का चयन किया गया, उसके बाद थर्मल हाइड्रोलिक विश्लेषण किया गया और बाद में संरचनात्मक विश्लेषण किया गया । 3 मेगा इलेक्ट्रॉन वोल्ट प्रोटॉन बीम के लिए बीम डंप का डिजाइन, 3 किलोवाट की थर्मल पावर के साथ 1 मिली अंपिएर प्रोटोन बीम के लिए, निर्माण सामग्री की अनुकूलता और स्थिर अवस्था एवं क्षणिक थर्मल लोड (चित्र -1 ) दोनों के लिए अध्ययन करके किया गया है। बीम डंप के लिए निर्माण सामग्री का चयन, विभिन्न सामग्रियों पर विकिरण का प्रभाव और उनके थर्मोमैकेनिकल गुणों का तुलनात्मक अध्ययन करके किया गया। निकेल से न्यूनतम विकिरण उत्पन्न होता है और तांबे में अच्छे थर्मल गुण हैं। अतः ५०-माइक्रोन निकेल कोटिंग के साथ तांबे का विकिरण शंकु के निर्माण सामाग्री के लिए अंतिम रूप से चयन किया गया । सिम्युलेसन से पाया गया कि स्थिर अवस्था में तापमान वृद्धि 28 केल्विन और थर्मल साइकिलिंग के दौरान 2 केल्विन है। विश्लेषण से शिखर थर्मल-स्ट्रक्चरल समकक्ष स्ट्रेस 19 मेगा पास्कल निकला , जो स्वीकार्य सीमा के भीतर है। बीम डंप का आवरण (चित्र-2) स्टैनलेस स्टील का है और इसका निर्माण पारंपरिक तकनीकों का उपयोग करके सफलतापूर्वक बनाया गया है। इसे पांच खंडों में मशीन किया गया है और फिर एक साथ वेल्ड किया गया है। शीट रोलिंग और इलेक्ट्रोफॉर्मिंग तकनीकों को विकिरण शंकु को बनाने के लिए जांचा गया। 3 मिमी मोटी एल्यूमीनियम शीट (चित्र-3) से शीट रोलिंग प्रक्रिया का उपयोग करके एक विकिरण शंकु विकसित किया गया है। क्लोज टॉलरेंस और अच्छी गोलाई में कॉपर का शंकु बनाने में, इलेक्ट्रोफॉर्मिंग तकनीक ज्यादा सक्षम पाया गया । इलेक्ट्रोफॉर्मिंग तकनीक से ट्रायल के तौर पर, एक छोटे (1/4th) प्रोटोटाइप विकिरण शंकु का निर्माण सफलता पूर्वक किया गया है (चित्र-4) । इलेक्ट्रोफॉर्मिंग के लिए प्रक्रिया मापदंडों को अंतिम रूप दिया गया है। इलेक्ट्रोफ़ार्म्ड़ तांबे के भौतिक गुणों का परीक्षण किया किया गया और संतोषजनक पाया गया है ।
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चित्र-1: तापमान वृद्धि का कंटूर आलेख
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चित्र-2: एल्यूमीनियम शंकु से निर्मित बीम डंप
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चित्र-3: एल्यूमीनियम का बना हुआ विकिरण शंकु
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चित्र-4: इलेक्ट्रोफ़ार्म्ड़ शंकु
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