Vandaag, de Thomas Jefferson National Accelerator Facility van het Amerikaanse Department of Energy heeft het laatste nieuwe gedeelte van de accelerator verzonden dat het heeft gebouwd voor een upgrade van de Linac Coherent Light Source (LCLS). Het gedeelte van versneller, een cryomodule genoemd, is begonnen aan een cross-country road trip naar DOE's SLAC National Accelerator Laboratory, waar het zal worden geïnstalleerd in LCLS-II, 's werelds helderste röntgenlaser.

"Dit is het hoogtepunt van zeven jaar werk, " zei Naeem Huque, de kostenaccountmanager die de cryomodule-inspanningen bij Jefferson Lab leidde. "Veel medewerkers van het Superconducting Radiofrequency Institute van Jefferson Lab kwamen direct vanaf het begin van het project binnen, en ze zien het nog steeds hier. We zijn blij dat dit project succesvol is afgerond."

LCLS-II is een project om de bestaande Linac Coherent Light Source (LCLS) te upgraden, 's werelds eerste röntgenvrije-elektronenlaser. De röntgenpulsen die door de machine worden gegenereerd, werken als een krachtige microscoop, waardoor onderzoekers chemische reacties in realtime kunnen bekijken, sondematerialen en meer. Eenmaal voltooid, LCLS-II zal zijn heerschappij beginnen als de grootste en helderste röntgenvrije-elektronenlaser ter wereld.

LCLS-II zal een nog betere resolutie bieden dan de originele LCLS, die elektronen versnelde bij kamertemperatuur en 120 röntgenlaserpulsen per seconde genereerde. De verbeterde machine zal elektronen versnellen bij supergeleidende temperaturen om 1 miljoen röntgenlaserpulsen per seconde te genereren. Jefferson Lab levert een belangrijke bijdrage aan het upgradeproject, in totaal 21 cryomodules geleverd voor het nieuwe supergeleidende deel van LCLS-II sinds de start van de werkzaamheden in 2013.

De supergeleidende versneller die de verbeterde machine van stroom zal voorzien, bestaat uit cryomodules. Elektronen ritsen door de cryomodules, waar ze worden geladen met extra energie. Vervolgens, magneten laten de elektronen zigzaggen om hun energie af te geven als röntgenstralen. De opgewaardeerde LCLS zal in totaal 37 cryomodules bevatten. Van deze, 18 zijn van Jefferson Lab (plus drie reserveonderdelen), en de rest komt van Fermilab, een andere belangrijke bijdrager.

"De LCLS-II cryomodules zijn de best presterende cryomodules die iemand ooit heeft gebouwd, " zei Joe Preble, senior teamleider voor het LCLS-II-project bij Jefferson Lab. "We hebben de prestatiegrens op dit soort technologie verlegd en er een normale, sleutelklaar proces."

Jefferson Lab is een wereldleider in supergeleidende radiofrequentieversnellertechnologieën en is de thuisbasis van de eerste grootschalige SRF-versneller. Omdat het team van Jefferson Lab heeft bijgedragen aan het ontwerp van, gebouwd, deze recordbrekende cryomodules getest en verzonden voor LCLS-II, ze kwamen ongekende uitdagingen tegen om de prestaties van de cryomodule-technologie te verbeteren.

"Deze zeer goed presterende cryomodules zijn gevoelig voor dingen waar we ons voorheen nooit zorgen over hoefden te maken, zoals onze montageprocedures, de manier waarop we met materialen omgaan, de manier waarop we dingen bouwen, ' zei Preble.

Jefferson Lab heeft zijn faciliteiten aangepast om de cryomodules te huisvesten, die een andere vorm en grootte hadden dan die ervoor waren. Medewerkers van Jefferson Lab hebben zelfs een nieuwe manier bedacht om de voltooide cryomodules te verzenden, na wat brak tijdens verzending.

"We hebben veel verschillende opties onderzocht, alles, van het huren van een NASA-vliegtuig om het daarheen te brengen, om te proberen het per trein of schip te verzenden, " legde Huque uit.

Uiteindelijk, ze slaagden erin de veiligheid te verbeteren zonder de cryomodules van de weg te halen. Zittend in een bed van veren om schade door verdringing te voorkomen, De nieuw verzonden cryomodule van Jefferson Lab zal bijna 3 reizen, 000 mijl naar zijn huis in de LCLS-II lineaire versneller in Menlo Park, Californië, gedurende 72 uur.

Echter, Het werk van Jefferson Lab aan het verbeteren van de LCLS is waarschijnlijk nog niet klaar. Een andere upgrade van deze accelerator kan in het verschiet liggen:LCLS-II HE (High Energy). Als dat project groen licht krijgt, Jefferson Lab zal tussen de 10 en 13 extra cryomodules bouwen met een nieuwere procedure. De verwachting is dat die cryomodules nog betere prestaties zullen leveren dan de 21 die ze net hebben voltooid.

"Ik denk dat dat een van de grootste tekenen is dat we het heel goed hebben gedaan, is dat iets dat al ambitieus was, nu nog verder wordt geduwd, " zei Huque. De HE-upgrade, wat het hoogtepunt is van het werk van het personeel van zowel het Jefferson-lab als Fermilab, zal de prestatiemogelijkheden van LCLS-II drastisch verhogen."

Voor nu, deze gedenkwaardige laatste levering sluit het boek af over het aandeel van Jefferson Lab bij het leveren van nieuwe cryomodules voor LCLS-II, terwijl de R&D en prototyping voor HE al aan de gang zijn. De conclusie komt dankzij de hulp van velen.

"Van de inkoopmensen tot de ingenieurs, de wetenschappers, de technici, en de beheerders, het heeft iedereen in verschillende laboratoria moeten samenwerken om dit voor elkaar te krijgen, "Zei Preble. "Het is een groot succes en een demonstratie van de manier waarop de DOE moet blijven werken aan het bouwen van deze nieuwe grote projecten."