MYRRHA’s motor ronkt sonoor

De reactorkern van MYRRHA heeft niet voldoende splijtbaar materiaal om de kettingreactie spontaan in gang te houden. Het moet daarom voortdurend gevoed worden door een externe neutronenbron. Daar komt de deeltjesversneller in het spel”, brengt Wouter De Cock, projectingenieur bij SCK CEN, allereerst in herinnering. De installatie produceert en versnelt protonen. Die versnelde protonen schieten uiteindelijk in de reactorkern en botsen er op een vloeibaar mengsel van lood en bismut. Bij die inslag komen snelle neutronen vrij die de splijtingsreacties onderhouden. De deeltjesversneller die de protonen zal afvuren, is momenteel in aanbouw in Louvain-la-Neuve.

Wie de opstelling er regelmatig bezoekt, ziet de installatie gestaag groeien. Systematisch voegen de ingenieurs van SCK CEN nieuwe componenten toe – en in 2021 was het de beurt aan cruciale elektronica.

“De elektronica die we vorig jaar ontwikkelden en installeerden, zorgt ervoor dat de protonenbundel bij de versnelling stabiel blijft”, aldus Wouter De Cock. Dat doet het systeem door controles uit te oefenen. “De protonen rollen uit een ionenbron, voelen een eerste versnelling in de Radio Frequency Quadrupole (RFQ) en krijgen daarna steeds meer energie in een aaneenschakeling van magneten en caviteiten. In totaal komen er negentien caviteiten in het lage-energiegedeelte en zestig supergeleidende caviteiten in de lineaire versneller. Om de protonen te kunnen versnellen, is er ook een bepaald vermogen nodig. Dat vermogen wordt geleverd door krachtige versterkers. Onze elektronica controleert het samenspel tussen die factoren. Het meet onder andere het vermogen die de caviteiten ontvangen, het vermogen die de versterkers leveren en de spanningsdip die in de eerste milliseconden na het inschakelen van de deeltjesversneller ontstaat. Dankzij al die metingen kunnen we de input van de versterkers bijsturen, zodat de protonen op exact het juiste moment een versnellende duw krijgen.”

Verder controleert het pas geïnstalleerde systeem ook de frequentie, waarop de caviteiten werken. Een juiste frequentie is van belang om energieverliezen te beperken. Om de frequentie precies in te stellen, introduceren de wetenschappers een ‘staaf’ in de caviteit. De expert vergelijkt het met een schuiftrompet. “Door de stemschuif van de trompet uit te schuiven, verkort of verlengt de muzikant de buislengte. Zo verandert de toonhoogte of frequentie. De staaf wijzigt de omgeving in de caviteit en dus ook de toon, oftewel frequentie. Met dit controlesysteem weten we of een bijstelling van frequentie noodzakelijk is.

Franse schat aan ervaring

De deeltjesversneller is uitgerust met meerdere controlesystemen. “In feite heeft elke component zijn eigen elektronica”, preciseert Wouter De Cock. De ingenieurs van SCK CEN bouwden het controlesysteem voor de caviteiten die op kamertemperatuur werken. Voor de caviteiten die onder supergeleiding opereren, doet het nucleaire onderzoekscentrum een beroep op het Franse ICJ Lab. “Het onderzoeksinstituut in Orsay heeft ervaring met het uitbouwen van dergelijke systemen, onder meer voor GANIL – een van de krachtigste zware ionenversnellers ter wereld. Het zet dus zijn schat aan expertise en bewezen ervaring in voor de ontwikkeling van onze MYRRHA-deeltjesversneller. Samen verzekeren we de betrouwbaarheid ervan.”

Bekijk ook