Space charge studies for the CompactLight Project
& Radiation Studies in the CHARM facility

Kotitsa, Rafaella Eleni; Κοτίτσα, Ραφαέλλα Ελένη

dc.contributor.author	Kotitsa, Rafaella Eleni	en
dc.contributor.author	Κοτίτσα, Ραφαέλλα Ελένη	el
dc.date.accessioned	2021-04-13T12:12:40Z
dc.date.available	2021-04-13T12:12:40Z
dc.identifier.uri	https://dspace.lib.ntua.gr/xmlui/handle/123456789/53328
dc.identifier.uri	http://dx.doi.org/10.26240/heal.ntua.21026
dc.rights	Αναφορά Δημιουργού-Μη Εμπορική Χρήση-Όχι Παράγωγα Έργα 3.0 Ελλάδα	*
dc.rights.uri	http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/gr/	*
dc.subject	Accelerators	en
dc.subject	CERN	en
dc.subject	FLUKA	en
dc.subject	Beam	en
dc.subject	Physics	en
dc.subject	Επιταχυντές	el
dc.subject	Φυσική	el
dc.subject	Προσομοιώσεις	el
dc.subject	Ακτινοβολία	el
dc.subject	Έρευνα	el
dc.title	Space charge studies for the CompactLight Project & Radiation Studies in the CHARM facility	en
dc.title	Μελέτες χωρικού φορτίου για το CompactLight Project & Μελέτες ακτινοβολίας στην εγκατάσταση CHARM	el
heal.type	bachelorThesis
heal.classification	Physics	en
heal.language	en
heal.access	free
heal.recordProvider	ntua	el
heal.publicationDate	2021-02-26
heal.abstract	ΜΕΡΟΣ Ι Το CompactLight είναι ένα έργο στο οποίο συμμετέχουν 24 ινστιτούτα, συγκε- ντρώνοντας τους κορυφαίους εμπειρογνώμονες στον κόσμο τόσο στους τομείς των X − bandacceleration όσο και του σχεδιασμού των undulator. Πιο συ- γκεκριμένα, το H2020 CompactLight Project στοχεύει στο σχεδιασμό της επόμενης γενιάς compact hard X-Rays Free-Electron. Τις τελευταίες δεκαε- τίες οι εγκαταστάσεις ακτινοβολίας Synchrotron έχουν δει μια ορμή ανάπτυξη ως θεμελιώδες εργαλείο για τη μελέτη υλικών σε ένα ευρύ φάσμα επιστημών, τεχνολογιών και εφαρμογών. Η τελευταία γενιά πηγών φωτός, τα λέιζερ Free Electron, είναι ικανά να παρέχουν υψηλής έντασης φωτονικές ακτίνες πρω- τοφανούς λαμπρότητας και ποιότητας, παρέχουν έναν ουσιαστικά νέο τρόπο ανίχνευσης της ύλης και έχουν πολύ υψηλές, σε μεγάλο βαθμό ανεξερεύνητες δυνατότητες για την επιστήμη και την καινοτομία. Επί του παρόντος, τα F EL που λειτουργούν στην ΕΕ είναι πέντε: Τα F ERM I, F LASH και F LASHII, και τα SwissF EL και EuroXF EL που άρχισαν να λειτουργούν πρόσφατα. Ενώ τα περισσότερα από τα παγκόσμια υπάρχοντα F EL χρησιμοποιούν συμβα- τικές κανονικές αγωγές Sband 3GHz, άλλοι χρησιμοποιούν νεότερα σχέδια με βάση την τεχνολογία C − band 6GHz, αυξάνοντας την επιταχυνόμενη κλίση με συνολική μείωση του μήκους και του κόστους linac. Στα πλαίσια λοιπόν αυτού του προγράμματος, έγινε σύγκριση των δυνάμεων χωρικού φορτίου μεταξύ του λογισμικού RF − T rack ενάντια στην AST RA. Αυτό περιελάμβανε τις υλο- ποιήσεις αναλυτικών μορφών στην Octave. Οι δυνάμεις του χωρικού φορτίου είναι οι δυνάμεις αλληλεπίδρασης μεταξύ των σωματιδίων της δέσμης. Αυτές οι iiiεσωτερικές δυνάμεις συχνά παραμελούνται στους υπολογισμούς. Ωστόσο, για μια καλύτερη μοντελοποίηση της εξέλιξης της δέσμης στον επιταχυντή, αυτές οι δυνάμεις πρέπει να ληφθούν υπόψη. Το λογισμικό RF − T rack αποδείχτηκε να είναι ένα ισχυρό εργαλείο για τέτοιου είδους υπολογισμούς. ΜΕΡΟΣ ΙΙ Η εγκατάσταση του (CHARM) CERN High Energy AcceleRator κατασκευ- άστηκε το 2014 στην EastArea του CERN για τη μελέτη των επιδράσεων της ακτινοβολίας σε ηλεκτρονικά εξαρτήματα. Λαμβάνει μια πρωτεύουσα δέσμη πρωτονίων από το CERN Proton Synchrotron. Η δέσμη προσκρούει σε ένα σύνολο ειδικών στόχων για την παραγωγή των επιθυμητών πεδίων ακτινοβο- λίας σε διάφορες πειραματικές θέσεις. Η λειτουργία δέσμης της εγκατάστασης CHARM οδηγεί σε ενεργοποίηση της ίδιας της εγκατάστασης, συμπεριλαμ- βανομένων των στόχων, των τοίχων, των δαπέδων και άλλων δομών στήριξης. Η σωστή πρόβλεψη των residual ambient dose equivalent rate είναι σημαντική για τη βελτιστοποίηση του σχεδιασμού μιας τέτοιας εγκατάστασης καθώς και για τον προγραμματισμό των εισόδων στην εγκατάσταση. Μια ειδική καμπάνια μέτρησης των residual ambient dose equivalent rate με αρκετές κινητές συ- σκευές καθώς και μόνιμα εγκατεστημένες συσκευές έχει εκτελεστεί στο τέλος της περιόδου δέσμης του 2015 στην εγκατάσταση CHARM ξεκινώντας από 1 ώρα μετά τη διακοπή της συλλογής δεδομένων για 1 την εβδομάδα από τη δέσμη. Αυτά τα δεδομένα συγκρίνονται με προβλέψεις για τις υπόλοιπες μετρήσεις των residual ambient dose equivalent rate στην εγκατάσταση CHARM που εκτε- λούνται με το πρόγραμμα FLUKA Monte Carlo, σε συνδυασμό με τον κωδικό DORIAN για τις διάφορες διαμορφώσεις της εγκατάστασης, ως συνάρτηση του χρόνου ψύξης λαμβάνοντας τις λειτουργικές παραμέτρους του CHARM το 2015. Αυτό περιλαμβάνει τα χαρακτηριστικά της δέσμης που παραδίδεται στην εγκατάσταση CHARM καθώς και τις ρυθμίσεις στόχου CHARM .	el
heal.abstract	PART I CompactLight is a project in which take part 24 institutes (21 European +3 extra Europeans), gathering the world-leading experts both in the domains of X-band acceleration and undulator design. More specifically, H2020 Com- pactLight Project aims at designing the next generation of compact hard X-Rays Free-Electron Lasers, relying on very high accelerating gradients and on novel undulator concepts. In the framework of that project I perfomed bench-marking of space charge forces between the RF-Track software against ASTRA. This included the implementations of analytical forms in Octave as well. PART II The CERN High energy AcceleRator Mixed field (CHARM) facility has been constructed in 2014 in the CERN East Experimental Area to study radia- tion effects on electronic components. It receives a primary proton beam from the CERN Proton Synchrotron at a beam momentum of 24GeV /c and a maximum average beam intensity of 6.7E10 protons/second with a max- imum pulse intensity of 5E11 protons/pulse and a respective pulse length of 350ms. The beam impinges on one out of a set of dedicated targets to produce the desired radiation fields at several experimental positions. The beam operation of the CHARM facility leads to activation of the facility it- self, including the targets, walls, floors and other support structures. The correct prediction of the residual ambient dose equivalent rates is impor- tant for the optimization of the design of such a facility as well as for the iplanning of accesses to the facility. The fact that the facility configuration during beam operation is different in the CHARM facility compared to the facility configuration during access, e.g. the irradiated targets are moved to a dedicated alcove that is closed during access, makes this prediction even more challenging for the CHARM facility. A dedicated residual ambient dose equivalent rate measurement campaign with several mobile devices as well as permanently installed devices has been performed at the end of the 2015 beam period in the CHARM facility starting from 1 hour after beam stop collecting data for 1 week. These data are compared to predictions for the residual ambient dose equivalent rates in the CHARM facility performed with the FLUKA Monte Carlo code, coupled to the DORIAN code for the various facility configurations, as a function of the cool-down time taking the operational parameters of the CHARM facility in 2015 into account. This includes the characteristics of the beam delivered to the CHARM facility as well as the CHARM target settings.	en
heal.advisorName	Gazis, Evangelos	el
heal.committeeMemberName	Maltezos, Stavros	el
heal.academicPublisher	Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο. Σχολή Εφαρμοσμένων Μαθηματικών και Φυσικών Επιστημών. Τομέας Φυσικής. Εργαστήριο Πειραματικής Φυσικής Υψηλών Ενεργειών και Συναφούς Οργανολογίας	el
heal.academicPublisherID	ntua
heal.numberOfPages	198 σ.	el
heal.fullTextAvailability	false