آشنایی با شتابگر چشمه نور ایران

«طرح شتابگر ملی» به عنوان یکی از بزرگ ترین طرح های علمی کشور درمجموعه ای به نام «چشمه نور» در شمال شهر قزوین اجرا می شود. شتابگر ملی به عنوان یک آزمایشگاه بزرگ علمی با تمرکز بر روی پرتوهای سیکلوترون (پرتوهای نوری بسیار درخشنده) راه را برای اجرای تحقیقات رشته های مختلف هموار می سازد. حوزه های مختلف پزشکی، فیزیک، شیمی، الکترونیک، کشاورزی، داروسازی، صنعت و غیره در طرح شتابگر ملی توسعه می یابند.

متخصصان پروژه چشمه نور ایران بر این شتابگر را اینگونه معرفی می کنند:  چشمه‌ی نور ایران یک شتابگر سنکروترون با انرژی3GeV، جریان 400mA و گسیلندگی 0.47nmrad  است. محیط حلقه انبارش 528m  بوده و انتظار می‌رود که ساخت ماشین تا سال 2020 در شهر قزوین به پایان برسد.

نخست الکترون‌ها در تفنگ الکترونی تولید شده و وارد شتابگر خطی می‌شوند. در شتابگر خطی (که شامل سه بخش است) انرژی آن‌ها به 150MeV رسیده و از طریق خط انتقال Linac to Booster به حلقه بوستر وارد می‌شوند. انرژی الکترون‌ها در بوستر به 3GeV می‌رسد و سپس خط انتقال Booster to Storage ring الکترون‌ها را به سوی حلقه انبارش هدایت می‌کند. الکترون‌های انبار شده در این جا با بهره‌گیری از مغناطیس‌های خم‌کننده و ابزارهای الحاقی فوتونهایی در محدوده مادون قرمز تا پرتو ایکس سخت با شدتی میلیون ها برابر لامپ پرتو ایکس تولید می‌کنند. این پرتو‌ها به خطوط باریکه هدایت شده و برای استفاده کاربران آماده می‌شود. برای رسیدن به گسیلندگی بسیار کم، صرفه جویی در انرژی و هزینه، حلقه انبارش چشمه‌ی نور ایران بر پایه‌ی میدان مغناطیسی 0.72T طراحی شده است.

این طرح، مجتمع بزرگی از شتابگر‌های پیچیده، ابزارهای تجربی و آزمایشگاه‌های متنوع است که در دهه‌های آینده نیروی محرکه اصلی برای رسیدن به اهداف علمی و مهندسی مهم کشور خواهد بود. به نقل از وبگاه رسمی چشمه نور ایران، این طرح ملی اولین تسهیلات آزمایشگاهی در مقیاس بزرگ برای پژوهش‌های بین‌رشته‌ای در ایران است و انتظار می‌رود پس از تاسیس آزمایشگاه، سالانه هزاران دانشمند و محقق از این آزمایشگاه ملی در تحقیقات خود استفاده کنند.

طرح شتابگر ملی ایران در اواخر سال 1388 در ابتدا با تشکیل کمیته اجرایی طرح فعالیت خود را آغاز کرد؛ مطالعات و مشورت‌هایی که در کمیته اجرایی طرح در سال 1389 انجام شد، نشان داد که به دلیل تحقیقات متنوعی که در علوم روز می‌توان انجام داد، شتابگر سنکروترون الکترون، بهترین گزینه به عنوان شتابگر ملی در کشور خواهد بود.

از این رو شتابگر سنکروترون الکترون که بوسیله آن می‌توان باریکه فوتونی با شدت بسیار زیاد و در محدوده طول موج مادون قرمز تا اشعه X سخت تولید کرد به عنوان شتابگر ملی ایران انتخاب شد. این شتابگر به دلیل تابش فوتونی شدیدی که در آن تولید می‌شود «چشمه‌ی نور» نامیده می‌شود؛ لذا پس از آن نام طرح شتابگر ملی ایران به طرح چشمه‌ی نور ایران تغییر یافت تا بتوان ماهیت شتابگر مورد نظر را بهتر بیان کرد. با تشکیل گروه‌های مختلف علمی، فنی و تخصصی، فعالیت های مطالعاتی و انجام طراحی‌های اولیه و مفهومی طرح، آغاز شده است.

اهداف طرح

هدف اصلی این طرح ملی، ایجاد اولین آزمایشگاه مقیاس بزرگ برای انجام تحقیقات نانو فن‌آوری و مطالعات بین رشته‌ای در ایران و رفع نیازهای فنی و تخصصی دانشمندان و محققان کشور است.

اهداف علمی و فن‌آوری

 اثبات قدرت علمی ایران با ساخت شتابگر سنکروترون به عنوان اولین و برترین کشور در زمینه علوم، پژوهش و فن‌آوری در خاورمیانه و کسب جایگاه شایسته در جهان

  •  استفادهاز شتابگر به‌عنوان موتور اکتشافات جهت جذب دانشجویان و محققان کارآمد کشور و تأمین محیط و تسهیلات آزمایشگاهی مناسب برای آن‌ها و در نهایت جلوگیری از فرار مغزها از کشور
  • ارائه و صدور خدمات پژوهشی و تجربی به سایر کشورهای منطقه و محققان و دانشمندان آن‌ها
  • دستيابي به فن‌آوری طراحي و ساخت شتابگر سنكروترون نسل سوم و ايجاد توانايي در توسعه آن تا رسيدن به مرزهاي دانش و فن آوري در اين رشته از علوم از طريق استفاده حداكثري از نيروهاي متخصص داخلي
  • دستيابي به دانش طراحی و ساخت تجهیزات و قطعات شتابگر شامل ديناميك باريكه، الکترومغناطيس‌ها، اندازه گيري و آزمایش‌هاي مغناطيس، سيستم‌های فركانس‌راديويي، سيستم‌های خلاء، منابع تغذيه و غیره
  •  احداث آزمایشگاه‌های تخصصی به منظور فراگیری و توسعه فن‌آوری‌های مرتبط با طراحي شتابگر و اجزای آن
  • كمك به توسعه فن‌آوري‌هاي دانش بنيان و ایجاد زیرساخت های لازم به منظور بهره مندي از نتايج آن ها

اهداف کاربردی

  •  طراحی و توسعه مواد و ترکیبات جدید با ساختارهای استراتژیک
  •  طراحی و ساخت داروهای جدید و انجام تحقیقات و آزمایش‌های پزشکی
  •  ساخت بافت های مصنوعی و پیوند اندام
  •  نوآوري در صنايع توليد انواع مواد (پلاستیک، لاستیک، فیبر، ابریشم و غیره)
  • آزمایش و تحقیق در خوردگی فلزات، آلیاژها و انواع مواد غذایی و بهداشتی

فعالیت‌ها و پیشرفت‌های طرح

هم‌اکنون و در شروع فعالیت طرح، فیزیکدانان و مهندسان با تخصص‌های مختلف به طور مستقیم در گروه‌های تخصصی طرح مشغول به کار هستند. همچنین حدود 200 دانشمند، محقق و استاد از دانشگاه‌ها و مراکز مختلف علمی کشور و جهان و شرکت‌های صنعتی متعدد بطور مستقیم و غیرمستقیم در این طرح مشارکت و همکاری مي كنند.

گروه‌های فنی پس از آموزش‌‌های داخلی و خارجی لازم (بیش از 9500 نفر ساعت آموزش)، طراحی‌های اولیه‌ سنکروترون و بخش‌های مختلف آن و همچنین ساخت نمونه‌های آزمایشی را به پایان رسانده‌اند. با توجه به برنامه زمان‌بندی و ساختار فعالیت‌های طرح، طراحی مفهومی با نظارت مشاوران فنی‌ داخلی و بین المللی طرح، تکمیل شده است که گزارش آن در اختیار اعضای شورای راهبری طرح جهت بررسی و تائید قرار گرفته است.

همچنین نمونه هایی (proyotype) از قطعات و تجهیزات شتابگر شامل الکترومغناطیس های (Magnets) دوقطبی و چهارقطبی، تقویت کننده های بسامد رادیویی (RF)، منابع تغذیه (Power supply) و سایر قطعات و تجهیزات موردنیاز، طراحی و ساخته شده و مورد آزمایش قرار گرفته اند.

بسیاری از محققان ایرانی مرتبط با تحقیقات سنکروترون که در ایران یا کشورهای دیگر مشغول به تحقیق هستند، از طریق برگزاری دوره‌ها، کارگاه‌ها و سمینارهای آموزشی شناسایی شده و اطلاعات مربوط به تحقیقات، نیازمندی‌ها و تجهیزات موردنیاز آنها جمع‌آوری شده است.

در حال حاضر گروه‌های تخصصی در حال ساخت نمونه‌هایی از قطعات و تجهیزات شتابگر هستند که از آن جمله می توان به تقویت‌کننده‌ فرکانس رادیویی پرتوان حالت ‌جامد، کاواک شتابدهنده، سیستم‌ کنترل الکترونیکی بسامد رادیویی، چند نمونه‌ منبع‌تغذیه‌ بسیار پایدار برای الکترومغناطیس‌های حلقه انبارش، ساخت الکترومغناطیس‌های دوقطبی و چهار قطبی برای حلقه‌ انبارش به همراه پایه‌ نگه‌دارنده‌ آنها، سیستم اندازه‌گیری‌ شدت و کیفیت میدان مغناطیسی الکترومفناطیس ها، ابزارهای اندازه گیری مشخصات باریکه الکترونی، اتاقک‌های خلاء و پمپ یونی برای تولید خلا بسیار بالا اشاره کرد.

 

 

منبع خبر:  امید ملی ایرانیان