Resumen - Hito hacia un demostrador de acelerador ECRIPAC

Hito hacia un demostrador de acelerador ECRIPAC

2025-07-10 15:00:20

{"Andrea Cernuschi","Thomas Thuillier","Laurent Garrigues"}

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El Acelerador de Iones de Resonancia de Ciclotrón Electrónico (ECRIPAC) es un concepto de acelerador novedoso propuesto en la década de 1990 para generar haces de iones pulsados de alta energía. Este concepto utiliza tecnologías bien establecidas como campos magnéticos y de frecuencia de radio, ofreciendo aplicaciones potenciales en varios campos, incluyendo la medicina. Los estudios iniciales sobre ECRIPAC estuvieron sesgados debido a un error de cálculo significativo, lo que resultó en una literatura incompleta y potencialmente errónea. Sin embargo, la simplicidad y compactitud del sistema ECRIPAC siguen siendo fuertes motivaciones para la investigación futura. Este artículo revisa el principio de funcionamiento y la teoría física detrás de ECRIPAC, corrigiendo la literatura existente sobre el tema. El estudio presenta una investigación teórica detallada de la condición de estabilidad para la aceleración de iones, destacando limitaciones más estrictas de las previstas anteriormente. El análisis de varios parámetros físicos en el diseño del acelerador lleva al diseño de un demostrador compacto capaz de acelerar iones He2+ hasta 9.5 MeV por nucleón en una cavidad aceleradora de 1.8 m de largo. Se utilizan simulaciones de Monte-Carlo para modelar la dinámica de los electrones dentro del sistema y validar el marco teórico de ECRIPAC. El estudio demuestra que ECRIPAC es adecuado para acelerar iones de bajo A/Z utilizando plasma denso, y la existencia de un proceso de aceleración estable depende de varios parámetros, incluyendo el perfil magnético PLEIADE y la longitud de la cavidad. Se propone un diseño de prototipo para un acelerador compacto de He2+ basado en el estudio teórico, y el código de Monte-Carlo valida los resultados del estudio. Las simulaciones de Célula de Partícula (Particle In Cell) del sistema completo durante todo el ciclo de trabajo están en desarrollo para verificar el funcionamiento adecuado del concepto ECRIPAC utilizando el dispositivo demostrador compacto propuesto.