2) Hızlandırıcı Teknolojisi Birimi

Birimdeki çalışmalar, hızlandırıcı, füzyon ve plazma araştırmaları alanında belirlenen öncelikler doğrultusunda iki laboratuvarda yürütmektedir.

  • Füzyon Laboratuvarı
  • Plazma Fiziği Laboratuvarı

Bu konularda dünyada yaşanan gelişmeler de yakından takip edilerek ve özellikle ülke içerisinde yürütülen çalışmalarda öncü rol oynayarak katkı sağlamak amaçlanmaktadır. Plazma ve füzyon çalışmaları kapsamında dünyada mevcut cihazlara paralel olarak küçük füzyon reaktörleri tasarlanıp yerli imkânlarla imal edilerek füzyon çalışmaları yapılmaktadır. Hızlandırıcı çalışmaları kapsamında ise 20. ve 21. yüzyılın öncü teknolojilerinden biri olan parçacık hızlandırıcıları ve teknolojileri konusunda parçacık hızlandırıcısı ve demet hattı tasarımlanması, demet karakteristiklerinin belirlenmesi, bilgi ve personel alt yapısının geliştirilmesi hedeflenerek hızlandırıcı bileşenleri konusunda çalışmalar yapılmaktadır. Birimde yürütülen proje faaliyetleri aşağıdaki gibidir.

  • Hızlandırıcı Teknolojisi Birimi’nde tamamlanan projeler  
  • Hızlandırıcı Teknolojisi Birimi’nde devam etmekte olan projeler

Hızlandırıcı Teknolojisi Birimi’nde tamamlanan projeler

  • Hızlı nötron radyo-görüntüleme için plazma-odak (plasma-focus) cihazı yapımı.
  • Atmosferik Basınç Plazma Jet (ABPJ) makinesinin tasarımlanması.
  • Yüklü parçacıklar için demet hattı tasarımı ve demet parametrelerinin ölçülmesi.
  • Küçük füzyon makineleri, iyon kaynakları, plazma çalışmaları ve hızlandırıcı bileşenleri.

Bu projeler kapsamında plazma odak cihazı, ABPJ cihazı, 100 keV DC proton hızlandırıcısı ve eylemsiz elektrostatik sıkıştırmalı füzyon reaktörü tasarlanarak üretilmiş ve nötron üretme çalışmaları yapılmıştır. Tasarlanıp üretilen plazma odak ve IEC (Eylemsiz Elektrostatik Sıkıştırma) füzyon cihazları Türkiye’de ilk kez yapılmış nükleer füzyon reaktörleridir. Bu konulardaki deneysel çalışmalar ülkemizde TAEK’te başlatılmış olup söz konusu çalışmalara devam edilmektedir.

Füzyon reaktörlerinden bir tanesi olan plazma odak cihazı, eş-eksenli silindirik elektrotlar arasında bulunan düşük basınçlı gazda pinch oluşturan ve kendi oluşturduğu manyetik alanla sıkıştırma yapan bir cihazdır. Bu cihaz ile yüksek yoğunluk, yüksek sıcaklık ve kısa ömre sahip plazma oluşturulur ve yüksek parçacık yoğunluğu, yoğun radyasyon yayımı, yüklü ve yüksüz parçacık üretimi gerçekleştirilebilir. Birimde cam ve paslanmaz çelik vakum odacığına sahip iki adet plazma odak cihazı yapılmış olup bu cihazlar ile Döteryum-Döteryum (D-D) nükleer füzyon reaksiyonu gerçekleştirilerek nötron üretimi yapılmış ve cihaz füzyon reaktörü olarak çalıştırılmıştır.

                 

                                                                                 Plazma Odak Cihazı (cam vakum odacığı)                               Çevre Birimleri

 

 

Atmosferik Basınç Plazma Jet (ABPJ) Cihazı gıda yüzeylerinin işlenmesi, biyolojik ajanların (şarbon gibi) etkisizleştirilmesi, endüstriyel yüzey temizlemesi ve polimer yüzeylerinin aktivasyonu gibi kullanım alanlarına sahip, taşınabilir, atmosferik ortamda çalışan soğuk plazma üreten bir cihazdır.

 

Atmosferik Basınç Plazma Jet Cihazı

100 keV DC proton hızlandırıcısı, demet hattı benzetimi ve tasarımlarını yapabilmek, tasarlanan demet hatlarında ilgili yerlerde demet karakteristiklerini ölçebilmek ve diğer hızlandırıcı projelerine katkı sağlayabilecek bilgi ve personel alt yapısını oluşturabilmek amacıyla yapılmıştır. Yüklü parçacıklar hızlandırma düzenekleri ile 0-100 DC potansiyel farkları altında hızlandırılmıştır. İyon ve elektron demetleri bu hızlandırma düzenekleri ile elde edilmiş ve demet hattının girişinde ve sonunda demet karakteristik ölçümleri fosfor ekranlar ve Faraday kap vasıtası ile yapılmıştır.

 

Eylemsiz elektrostatik sıkıştırmalı (Inertial Electrostatic Confinement-IEC) füzyon reaktörü, durağan plazma topu oluşturmak için kullanılan bir sistemdir. Elektrik alan kullanılarak plazma oluşturulmakta ve sistem içerisinde hapsedilmektedir. IEC cihazında küresel eş-merkezli elektrotlar kullanılarak parçacıklar yüksek enerjilere (40-200 keV) hızlandırılır ve füzyon reaksiyonlarının gerçekleşmesi sağlanır. Bu birimde oluşturulan küresel IEC füzyon reaktöründe D-D füzyon reaksiyonu gerçekleştirilmiş ve sürekli kipte 105 nötron/saniye mertebesine ulaşılmıştır.

                                                                

                                                                     IEC Füzyon Reaktörü                                                                             IEC Füzyon Reaktörünün Çalışır Durumdaki Görüntüsü

 

 

Hızlandırıcı Teknolojisi Birimi’nde devam etmekte olan projeler:

  • 1-5 MeV RF Kovuklu Proton Hızlandırıcısı Yapımı
  • Manyetik Sıkıştırmalı Silindirik Füzyon Reaktörü Yapımı ve Nötron Çalışmaları

1-5 MeV RF Kovuklu Proton Hızlandırıcısı Yapımı:

Parçacık hızlandırıcıları 21. yüzyılın öncül teknolojileri arasında yerini almış ileri teknoloji ürünü sistemlerdir. Temelde atom altı parçacıkların hızlandırılmasına dayalı bu teknoloji, temel bilimlerden astrofiziğe, endüstriyel uygulamalardan medikal uygulamalara kadar çok geniş kapsamlı bir uygulama ve araştırma alanına sahiptir. Günümüzde parçacık hızlandırıcısı teknolojisi, bilim ve teknoloji yarışında lider ülkeler arasına girmek isteyen her ülke için gereklidir. Yüksek enerjilerde çalışan bir proton hızlandırıcısı yapmak için bazı aşamaları geçmek gerekmektedir. Protonlar istenilen enerjiye bir anda çıkarılamadıklarından, kademeli olarak hızlandırılmalıdır. Böyle bir hızlandırıcının ilk kademesi ise bir RFQ (Radio Frequency Quadrupole) hızlandırıcısıdır. Bu hızlandırıcının özelliği yüksek akımlara (150 mA) sahip olabilmesidir. Bu projenin amacı, SANAEM’de 1−5 MeV aralığında çalışacak bir hızlandırıcı kovuk tasarımı, mühendisliği, üretimi ve geliştirilmesini kapsamaktadır.

Bu proje ile bir hızlandırıcının en can alıcı parçası olan hızlandırıcı kovuğun tasarımı, mühendisliği, üretimi ve kullanımının Türkiye’de ilk kez ve yerli imkânlarla yapılması amaçlanmıştır. Bunun yanı sıra hızlandırıcı konusunda genç araştırmacıları yönlendirmek, yetiştirmek ve yakın gelecek için etkin tasarımcı, üretici bir topluluk oluşturmak, üretime katkı sağlayacak Türk firmalarının bilgi birikimlerini artırmak ve üretim teknolojilerini öğretmek gibi milli amaçları da olan bu projede tasarlanan proton hızlandırıcısı 1−5 MeV aralığında çalışacaktır.

Radyo frekans kovuk

 

 

 

Manyetik Sıkıştırmalı Silindirik Füzyon Reaktörü Yapımı ve Nötron Çalışmaları:

Bu proje kapsamında Ar-Ge amaçlı tasarlanarak imal edilen manyetik sıkıştırmalı silindirik füzyon reaktörü ile D-D füzyon reaksiyonu gerçekleştirmek, en uygun cihaz karakteristikleri belirlenerek kararlı bir nötron verimi elde etmek, manyetik sınırlama ve iyon kaynakları ile nötron verimini arttırmak hedeflenmektedir.

Cihaz basit olarak, yakıt gazı ile doldurulmuş anot olarak kullanılan vakum odacığı ve merkezinde bir katottan oluşur. Katoda yüksek negatif gerilim uygulanırken anot sıfır potansiyelde tutulur. Elektrotlara yüksek gerilim uygulanması elektrotlar arasındaki çalışma gazının iyonlaşmasını sağlamaktadır. Üretilen iyonlar elektrostatik kuvvet yardımıyla negatif potansiyelli katoda doğru hızlandırılır ve yoğun çekirdek bölgesine ulaşırlar. Bu iyonlar yoğun çekirdek bölgesine ulaştıklarında yeteri kadar enerjiye sahip iseler füzyon reaksiyonu gerçekleştirirler.

Bu projede silindirik Eylemsiz Elektrostatik Sıkıştırmalı reaktörü yüksek nötron/proton elde etmek için tasarlanacaktır. Kararlı bir nötron veriminin elde edilmesi için en uygun cihaz karakteristikleri belirlenecektir. Ayrıca vakum odacığındaki iyon yoğunluğunu arttırmak için döteryum iyon kaynakları ilave edilecek ve iyonların merkez eksen boyunca yoğunlaşması sağlamak için manyetik sınırlama kullanılacaktır.

                                                    

                                                                            Manyetik sıkıştırmalı silindirik füzyon reaktörü                                        İyon kaynağı