Acondicionamiento de acopladores y cavidades de radiofrecuencia para aceleradores de iones usados en instalaciones nucleares para el estudio de materiales para fusión
- Autores: David Regidor Serrano
- Directores de la Tesis: Javier Sanz Gozalo (dir. tes.), David Jiménez Rey (dir. tes.), Cristina de la Morena Álvarez-Palencia (codir. tes.)
- Lectura: En la UNED. Universidad Nacional de Educación a Distancia ( España ) en 2024
- Idioma: español
- Número de páginas: 289
- Tribunal Calificador de la Tesis: Fabio Cismondi (presid.), David Rapisarda Socorro (secret.), Alejandro García Lamperez (voc.)
- Programa de doctorado: Programa de Doctorado en Tecnologías Industriales por la Universidad Nacional de Educación a Distancia
- Calificación: Sobresaliente Cum Laude
- Materias:
- Enlaces
- Tesis en acceso abierto en: e-spacio
- Resumen
- español
La fusión nuclear es la fuente de energía del futuro y, para su desarrollo, el proyecto International Fusion Materials Irradiation Facility (IFMIF)-DEMO Oriented Neutron Source (DONES) tiene como objetivo estudiar el comportamiento de los materiales de la primera pared de los futuros reactores comerciales, bajo unas condiciones de irradiación similares. IFMIF-DONES es una fuente de neutrones basada en el acelerador de partículas más potente del mundo, cuyas cavidades y acopladores de radiofrecuencia (RF) serán dispositivos de tecnología punta que trabajarán en condiciones nominales muy exigentes, debiendo ser previamente preparados mediante un complejo proceso denominado acondicionamiento.
En esta tesis se aborda toda la problemática asociada al acondicionamiento y se presenta una propuesta para implementar el proceso de acondicionamiento de forma efectiva y segura. Para poder validar la propuesta experimentalmente, se han desarrollado una fuente de RF de alta potencia para suministrar la RF, un banco de pruebas de acondicionamiento para los acopladores del Superconducting Radiofrequency (SRF) linear accelerator (Linac) y una sala limpia para los procesos de ensamblaje. El tema central de esta tesis es la validación experimental de la propuesta mediante el acondicionamiento exitoso de los dos acopladores prototipo del SRF Linac de IFMIF, lo que permitió validar su diseño y comenzar la fabricación de la serie de ocho unidades para el Linear IFMIF Particle Accelerator (LIPAc). Esta serie de acopladores también fue acondicionada con éxito, mejorando los tiempos de ejecución de la propuesta original en casi un 30 %. Por otro lado, también en LIPAc, una adaptación de la propuesta sirvió asimismo para acondicionar con éxito las cavidades re-buncher y alcanzar el voltaje nominal en la cavidad Radiofrequency Quadrupole (RFQ).
Tras el análisis de todos los resultados y la exposición de las distintas mejoras posibles para el acondicionamiento en el proyecto IFMIF-DONES, se propone un proceso completamente optimizado y se diseña un algoritmo de automatización, así como todo el hardware necesario. Por último, en las instalaciones de IFMIF-DONES será imprescindible contar con un laboratorio avanzado de acondicionamiento y, para ello, se ha elaborado una primera especificación técnica para el mismo, utilizando las lecciones aprendidas durante la tesis.
- English
Nuclear fusion is the energy source of the future and for its development, the International Fusion Materials Irradiation Facility (IFMIF)-DEMO Oriented Neutron Source (DONES) project aims to study the behavior of the first wall materials of future commercial reactors, under similar irradiation conditions. IFMIF-DONES is a neutron source based on the most powerful particle accelerator in the world, whose radiofrequency (RF) cavities and couplers will be state-of-the-art devices that will work in very demanding nominal conditions, so they must be previously prepared through a complex process called conditioning.
This thesis adressess all the problems associated with conditioning and presents a proposal to implement the conditioning process affectively and safely. In order to validate the proposal experimentally, a high-power radiofrequency source to supply the RF, a conditioning test bench for the couplers of the Superconducting Radiofrequency (SRF) linear accelerator (Linac), and a clean room for assembly processes have been developed. The central topic of this thesis of the experimental validation of the proposal through the successful conditioning of the two prototype couplers of the SRF Linac of IFMIF, which allowed validating their design and launching the manufacturing of the eight-unit series for the Linear IFMIF Particle Accelerator (LIPAc). This coupler series was also successfully conditioned, improving the execution times of the original proposal by almost 30%. Additionally, also in LIPAc, an adaptation of the proposal likewise served to successfully condition the re-buncher cavities and to reach the nominal voltage in the Radiofrequency Quadrupole (RFQ) cavity.
After the analysis of all the results and the presentation of the different possible improvements for the conditioning in the IFMIF-DONES project, a completely optimized process is proposed and an automation algorithm is designed, as well as all the necessary hardware. Finally, it will be essential to have an advanced conditioning laboratory at IFMIF-DONES facilities and for this, a first technical specificaction has been prepared, using the lessons learned during the thesis.
- español
