Connection of NPI CAS with FAIR, CERN and SPIRAL2

Connection of NPI CAS with FAIR, CERN and SPIRAL2 a small accelerator lab paradigm ENSAF 20. 10. 2016

Jaromir Mrazek NPI CAS

ENSAF workshop 19.-21. October 2016

0

NPI CAS project CANAM (talk of J.Dobes) – open access infrastructure of NPI CAS

relevant device for Large S.F: - U120M cyclotron + FNG (Fast Neutron Generators) (talk of J.Stursa later this morning)

U120M can deliver p, d, 3He and 4He beams with energy approx. 10-40 MeV (details J.Stursa) at intensities up to several uA determines the main utilization twds LSF



1

small accelerator .... for large facilities CERN - ALICE – NPI collaboration (J.Bielcikova et al.) - ATLAS – via MPI (Munich Physics Institute) FAIR - NPI collaboration – (A.Kugler et al.) SPIRAL2/GANIL - NPI collaboration – (J.Mrazek et al.)



2

CERN - ALICE Inner Tracking System (ITS) courtesy of J.Ferencay and F.Krizek 2 outer layers 2 middle layers

3 inner layers 9

- 12.5 x 10 pixels - ≈10 m2 total area - binary readout



 

Abelev et al. (The ALICE Collaboration): Technical Design Report for the Upgrade of the ALICE Inner Tracking System 2014, J. of Physics G: Nuclear and Particle Physics 41 (2014) 087002

Beam pipe



   

Single Event Upset (SEU) probability measurements for ALPIDE chip RAMs; Fast (1.2 Gbit/s) radiation hard signal data cable selection; Search for radiation tolerant commercial grade FPGA for ITS readout electronics; ALPIDE chip beam tests;

ALICE ITS upgrade based on 50 µm thin silicon Monolithic Active Pixel Sensors (MAPS) 28 µm x 28 µm in 180 nm technology. Dedicated chip design → ALPIDE ITS scheduled to be installed in mid 2020 .



Radiation hardness requirements: Chip + sensors + electronics + cables: Total Ionization Dose = 2700 krad, NonFor FPGA readout electronics located 1-2 m from LHC beam: TID = 10 krad,

CERN - ATLAS – via MPI Munich MPI is developing radiation monitoring system for ATLAS CERN Irradiation of electronics for RADMON CERN at NPI Diodes, chips Irradiation run for 48 hours at maximal power MPI provides the amount of neutrons which is equivalanent to 10 years of operation under experimental condition at CERN Heavy-water and beryllium target station

Fast neutron flux up to 1016 neu./cm2 per 48 hours Tests of radiation hardnes against fast neutron fields Two experiments per year Pasive irradiation and also online monitoring of radiation degradation 25. 10. 2016

6

25. 10. 2016

8

FAIR - long term collaboration of NPI CAS group – A.Kugler et al. - detector and electronics development – next slides – courtesy of V.Kushpil Radiation hardness tests of Semiconductor Photomultipliers APD ( Avalanche Photodiode) or SiPM (Silicon Photomultiliers) for HEP PSD - Projectile Spectator Detector - in CBM experiment in FAIR (based on CERN NA61) ( similar detector in NICA in Dubna)



9

FAIR – development courtesy V.Kushpil

PSD : Projectile Spectator Detector - in CBM experiment in FAIR task : stability of PM during 2 months ( 10^12n/cm2)



10


Ketek Hamamatsu



11




12

Test of diamond detector for FAIR - courtesy of O.Svoboda - start detector for the experiment experiment HADES, GSI - J. Pietraszek - good time resolution, - durable – 10^7 particles every 2 seconds, H.Ions



13

SPIRAL2 – NFS and FNG NPI CAS Rez see talk of J.Stursa

High-power broad-spectrum neutron generator p + D2O

Variable-energy broadspectrum neutron generator d+Be

Quasi-monoenergetic neutron generator p+7Li Jaromir Mrazek NPI CAS


14



15

In the frame of ENSAR/Ewira : IR T measurement on Li in NPI

bea m



In the frame of ENSAR/Ewira : comparison of rotating/static Li target 

thermal simulations − −

OpenFOAM, ANSYS 70 W ( 50uA 1.4 MeV loss, 44uA 1.6MeV loss) – 130 C for static lq cooled target



thin Be target spectra

- ENDF7proto library + MCNPX

J.H.Kim et al. Jour.Korean.Ph.Soc. 32 (1998) 462

Rakopoulos et al., EPJ WoC 66 (2014) 11032

Sisterson et al. NIMB240 (2005) 617 Jaromir Mrazek NPI CAS


SPIRAL2 – NFS and FNG NPI CAS Rez

experiment in NPI CAS - 0.5mm Be Spectra compatible with J.H.Kim et al. Jour.Korean.Ph.Soc. 32 (1998) 462 ENDF7proto needs some repair


26.8 MeV FWHM 1.8 MeV 24.3 MeV FWHM 3-4 MeV ENSAF workshop 19.-21. October 2016

Nuclear astrophysics with SPIRAL2 Production target ROBOT (Řež - Other Beams Other Targets) isotopes 14,15O to enhance SPIRAL2 available beams



22

Nuclear astrophysics development for SPIRAL2 – production of 14O by 3He+12C Experiment in NPI CAS A.Pichard et al., EPJA 47 (2011) 72



24

NFS – Irradiation Chamber – activation by charged particles Fr.Veselý Radomír Běhal Vadim Glagolev



25

SPIRAL2-CZ was placed on the roadmap of LRI of Czech Republic 2016-2022

Support from ministery (plan 7 years)

LM SPIRAL2-CZ (3 y.) - infrastructure support - 10kE /y


SPIRAL2-CZ-OP (3.y) Operational program EU - investments 30 kE/y - research – 10 people partial


26

FAIR – CZ -

on the roadmap of large infrastructures of Czech Republic

-

electromagnetic calorimeter (ECAL) for HADES@FAIR - The Projectile Spectator Detector (PSD) for CBM - Silicon tracking detectors or CBM and PANDA - electromagnetic PbWO4 calorimeter for PANDA

Budget around 1 ME for 3 year period



27

Thank you



28

Characterization of MAYA ITO chamber with protons in NPI CAS B.Bastin, F.de Oliveira, F. Boulay The goal - to determine the voltage/pressure configuration required to detect 20-25 MeV protons in the drift chambers of VAMOS spectrometer at GANIL. MOTIVATION: 18F

– main 511keV emitter in nova explosion - abundance by 18F(p,alpha) and 18F(p,gamma)



29

Activation by charged particles at SPIRAL2/NFS - Relatively least complicated part of SPIRAL2 - first to run - activation by charged particles probably first ready - complementary to NPI CAS/ CANAM (especially for deuterons) o o

Future accelerators of IFMIF type for future reactors theoretical developements – reaction codes, global reaction parameters complex calculations by M.and V Avrigeanu from Bucharest - BU, PE, CN, DR

IC – Irradiation Chamber (NPI CAS Řež) PTS – Pneumatic Transfer System (KIT Karlsruhe)



30

NFS – Irradiation Chamber Fr.Veselý Radomír Běhal Vadim Glagolev



31

Activation by charged particles at SPIRAL2/NFS First experiment approved by Progam Advisory Committee

Excitation function of short lived isotopes from nat Fe target - short lived and isomeric states in Fe, Co, Mn, Cr - may become even 1st experiment on SPIRAL2

further plans: alfa + Zn, alfa + 124I ... connected to medical radioisotopes - deuterons in the latter phases Jaromir Mrazek NPI CAS


32

Radioisotopes – research for medicine responsible Ondřej Lebeda from dept. of Radiopharmacs NPI

New theme in GANIL/SPIRAL2 - leader G.de France Kind of a response to society - diagnostics and therapeutics = theranostics - new isotopes - replacement of 99Tc sources Marked molecules - 209 Bi(α,2n) 211At, candidate for theranosticum 68Ga ORF NPI CAS– long term experiences Jaromir Mrazek NPI CAS


33

Thank you



34

SPIRAL2-CZ

Je na cestovní mapě ČR velkých výzkumných infrastruktur 2016-2022

Podpora infrastruktury od MŠMT (plán 7 let)

LM SPIRAL2-CZ (3 r.) - podpora infrastruktury - Částečně 3 fyzici a 2 technici

6.10.2016

SPIRAL2-CZ-OP (3.r) Operační program VVV - Investice do infrastruktury - výzkum

SPIRAL2-CZ OP kick-off

35

SPIRAL2 / GANIL 1993 – uznán jako Velká Evropská Výzkumná Instalace 2001 – se zařízením SPIRAL se stal světovým leaderem v urychlování sekundárních svazků

6.10.2016


36

GANIL Spojené cyklotrony CSS1 CSS2 - svazek je rozveden do experimentálních místností, které jsou vybaveny komplexními detekčními systémy a spektrometry

6.10.2016


37

Dva spojené cyklotrony - svazek je rozveden do experimentálních místností, které jsou vybaveny komplexními detekčními systémy a spektrometry

LISE 6.10.2016


38


SPEG 6.10.2016


39


VAMOS 6.10.2016


40

SPIRAL – Systéme de Production d‘Ions Radioactifs Accélérés en Ligne

Je kombinací souboru terč-zdroj a urychlovače CIME (Cyclotron pour Ions de Moyenne Energie) 6.10.2016


42

6.10.2016


43

6.10.2016


44

SPIRAL2

LINEÁRNÍ urychlovač pro deuterony UCx terč … prod. radioaktivních izotopů Vývod do původního GANILu + … další možnosti 6.10.2016


45

SPIRAL2 … další možnosti: S3 Super Separator Spectrometer -supertěžká jádra, N=Z … NFS – Neutrons For Science

6.10.2016


46

Aktivace nabitými částicemi na NFS responsible Eva Šimečková

NFS : díky relativní jednoduchosti bude první v provozu a umožní rozšíření problematiky CANAM, kde je omezena energie deuteronů pod 20 MeV a studium produkce krátkožijících izotopů Význam pro budoucí intenzivní urychlovače a pro testy IFMIF pro energetická zařízení, pochopení podílu různých mechanismů reakcí a jejich systematické teoretické studium

IC – Irradiation Chamber (ÚJF AVČR Řež LM SPIRAL2-CZ) PTS – Pneumatic Transfer Systém (KIT Karlsruhe LM SPIRAL2-CZ) v intenzivním vývoji – plán přesunu 11-2016 HPGe – měřící HPGe systém (SPIRAL2-CZ-OP investice) 6.10.2016


47

NFS – Irradiation Chamber – pracovní foto Fr.Veselý Radomír Běhal Vadim Glagolev

LM SPIRAL2-CZ 6.10.2016


48

Aktivace nabitými částicemi na NFS responsible Eva Šimečková

První experiment byl schválen na Progam Advisory Committee Excitační funkce krátko-žijících izotopů na nat Fe - krátkožijící izotopy a izomery Fe, Co, Mn, Cr - možná vůbec první experiment na SPIRAL2 SPIRAL2-CZ-OP další plány: alfa + Zn, alfa + 124I

6.10.2016


49

SPIRAL2 - NFS

6.10.2016


50

6.10.2016


51

Radioizotopy – výzkum pro medicínu responsible Ondřej Lebeda

Nová tematika v GANIL/SPIRAL2 – výzkum radioizotopů pro medicínu Odpověď na společenský požadavek – je i odpovědí na podporu regionu (Basse Normandie) Diagnostika a therapeutika = theranostika, nové izotopy, nahrazení 99Tc Značené molekuly 209 Bi(α,2n) 211At, kandidát na theranostikum 68Ga ORF ÚJF AVČR – dlouholeté zkušenosti s výzkumem Investice + výzkum SPIRAL2-CZ-OP 6.10.2016


52

Jaderná astrofyzika responsible Jaromir Mrázek Studium jaderných reakcí, které mohou objasnit původ prvků a vývoj hvězd

6.10.2016


54

Jaderná astrofyzika responsible Jaromir Mrázek Studium jaderných reakcí, které mohou objasnit původ prvků a vývoj hvězd - nukleosyntéza prvků a jejich zastoupení v přírodě Cykly hoření ve hvězdách - p-p cyklus SPIRAL2-CZ-OP - CNO cyklus ( I, II, III ) a NeNaMg - Hot CNO cyklus a explozivní protonové hoření (Novy) Inv - Problémy s přebytkem 7Li - Vznik p-jader SPIRAL2-CZ-OP 6.10.2016


55

Jaderná astrofyzika responsible Jaromir Mrázek Nepřímé metody – ÚJF AVČR metody ANC koeficientů a THM - připravujeme 26Mg (d,p) kvůli 26Si(p,g) SPIRAL2-CZ-OP

6.10.2016


56

Jaderná astrofyzika responsible Jaromir Mrázek Přímá měření –GANIL - např. vlastnosti rezonancí ve 23Mg – destrukce 22Neonu při explozi Novy (šířka rezonance)

SPIRAL2-CZ-OP

6.10.2016


57

Jaderná astrofyzika responsible Jaromir Mrázek Přímá měření 28,29Si(p,g) – v podmínkách výbuchu Novy (schváleno PAC na NFS) Přímá měření účinných průřezů – tzv. p-jader nejasný původ vzniku (LoI)

SPIRAL2-CZ-OP

6.10.2016


58

Jaderná astrofyzika responsible Jaromir Mrázek Produkční terč ROBOT (Řež - Other Beams Other Targets) produkce izotopů 14,15O, které hrají roli např. při hot CNO cyklu a jejichž svazky jinak na SPIRAL2 nebudou.

SPIRAL2-CZ-OP investice 6.10.2016


59

Aktuální stav SPIRAL2-CZ-LM Práce na ladění a instalaci ozařovacího systému na SPIRAL2/NFS 2016 – měření v ÚJF nepřímými metodami (astrofyzika) směrem k 26Mg(d,p) - přípravy k rozjíždění programu radioizotopů na SPIRAL2 SPIRAL2-CZ-OP 2017 – očekávají se první svazky na SPIRAL2/NFS - první investice HPGe detektor pro SPIRAL2/NFS – měření v ÚJF nepřímými metodami (astrofyzika) směrem k 26Mg(d,p) - příprava nákupu izotopů 26Mg a 28,29Si pro astrofyziku - experiment na natFe SPIRAL2-CZ-OP - experiment na izotopech Si

6.10.2016


60

Dílu zdar

děkuji za pozornost

6.10.2016


61

Connection of NPI CAS with FAIR, CERN and SPIRAL2

Recommend Documents