Primer prototipo de prueba de concepto de un cuadrupolo de radiofrecuencia fabricado aditivamente
Autores: Torims, Toms; Pikurs, Guntis; Gruber, Samira; Vretenar, Maurizio; Ratkus, Andris; Vedani, Maurizio; López, Elena; Brückner, Frank
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2021
Acceso abierto
Artículo científico
2021
Primer prototipo de prueba de concepto de un cuadrupolo de radiofrecuencia fabricado aditivamente
Categoría
Gestión y administración
Subcategoría
Gestión del conocimiento
Palabras clave
Desarrollos
Fabricación aditiva
Acelerador lineal RFQ
Tecnología AM
Componentes del acelerador
Prototipo.
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 29
Citaciones: Sin citaciones
Los desarrollos continuos en la tecnología de fabricación aditiva (AM) están abriendo oportunidades en el mecanizado novedoso y mejorando las alternativas de diseño para los componentes modernos de aceleradores de partículas. Uno de los elementos más críticos, complejos y delicados de un acelerador para fabricar y ensamblar es el acelerador lineal cuadrupolo de radiofrecuencia (RFQ), que se utiliza como inyectores para todos los grandes sistemas modernos de aceleradores de protones e iones. Por esta razón, el RFQ ha sido seleccionado por una amplia colaboración europea que participa en los desarrollos de AM del proyecto I.FAST (Fomento de la Innovación en Ciencia y Tecnología de Aceleradores) del Horizonte 2020. El RFQ es un excelente candidato para mostrar cómo se pueden fabricar componentes de acelerador de cobre puro sofisticados mediante AM y cómo sus funcionalidades pueden ser potenciadas por esta tecnología en evolución. Para mostrar la viabilidad del proceso de AM, se ha diseñado un prototipo de sección de RFQ, correspondiente a un cuarto de un RFQ de 750 MHz con 4 palas, que fue optimizado para producción con tecnología de fusión por lecho de polvo láser de última generación (L-PBF), y luego fabricado en cobre puro. Hasta donde saben los autores, esta es la primera sección de RFQ fabricada en el mundo por AM. Posteriormente, se midieron la precisión geométrica y la rugosidad superficial del prototipo. Los resultados obtenidos son alentadores y confirman la viabilidad de los componentes de aceleradores de alta tecnología fabricados por AM. También se ha confirmado que la geometría del RFQ, particularmente la modulación crítica de los electrodos y los complejos canales de refrigeración, se puede realizar con éxito gracias a las oportunidades que brinda la tecnología AM. Prototipos adicionales tendrán como objetivo mejorar la rugosidad superficial y probar las propiedades de vacío. Paralelamente, comenzarán las mediciones de laboratorio para probar y mejorar las propiedades de retención de voltaje de las muestras de electrodos fabricadas por AM.
Descripción
Los desarrollos continuos en la tecnología de fabricación aditiva (AM) están abriendo oportunidades en el mecanizado novedoso y mejorando las alternativas de diseño para los componentes modernos de aceleradores de partículas. Uno de los elementos más críticos, complejos y delicados de un acelerador para fabricar y ensamblar es el acelerador lineal cuadrupolo de radiofrecuencia (RFQ), que se utiliza como inyectores para todos los grandes sistemas modernos de aceleradores de protones e iones. Por esta razón, el RFQ ha sido seleccionado por una amplia colaboración europea que participa en los desarrollos de AM del proyecto I.FAST (Fomento de la Innovación en Ciencia y Tecnología de Aceleradores) del Horizonte 2020. El RFQ es un excelente candidato para mostrar cómo se pueden fabricar componentes de acelerador de cobre puro sofisticados mediante AM y cómo sus funcionalidades pueden ser potenciadas por esta tecnología en evolución. Para mostrar la viabilidad del proceso de AM, se ha diseñado un prototipo de sección de RFQ, correspondiente a un cuarto de un RFQ de 750 MHz con 4 palas, que fue optimizado para producción con tecnología de fusión por lecho de polvo láser de última generación (L-PBF), y luego fabricado en cobre puro. Hasta donde saben los autores, esta es la primera sección de RFQ fabricada en el mundo por AM. Posteriormente, se midieron la precisión geométrica y la rugosidad superficial del prototipo. Los resultados obtenidos son alentadores y confirman la viabilidad de los componentes de aceleradores de alta tecnología fabricados por AM. También se ha confirmado que la geometría del RFQ, particularmente la modulación crítica de los electrodos y los complejos canales de refrigeración, se puede realizar con éxito gracias a las oportunidades que brinda la tecnología AM. Prototipos adicionales tendrán como objetivo mejorar la rugosidad superficial y probar las propiedades de vacío. Paralelamente, comenzarán las mediciones de laboratorio para probar y mejorar las propiedades de retención de voltaje de las muestras de electrodos fabricadas por AM.