TARLA tesisinde süper iletken RF kavitelerin ve soğutma sisteminin kurulum ve test süreçlerinin analizi
Analysis of installation and commisioning processes of superconducting RF cavities and cooling system of TARLA facility
Yazar: ECE PINAR DEMİRCİ
Danışman: PROF. DR. ÖMER YAVAŞ
Ankara Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Fizik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2018
Konu: Fizik ve Fizik Mühendisliği = Physics and Physics Engineering
Dizin: Elektron hızlandırıcısı = Electron accelerator ; Parçacık hızlandırıcılar = Particle accelerators

Özet:
Parçacık hızlandırıcılarında, parçacıkları hızlandırmak için RF salınımlı e.m. alanların uyarıldığı RF kaviteler kullanılmaktadır. Elektron hızlandırıcısına dayalı serbest elektron lazeri (SEL) tesisi olan TARLA tesisi için bu kaviteler süper iletken teknolojiye dayalı olarak üretilmiştir. Bu durum, süper iletken kavitelerin çalışma sıcaklıklarının sağlanması amacıyla sıvı helyum soğutma sistemi kurulumunu da beraberinde getirmiştir. Bu tez çalışmasında TARLA tesisinin hızlandırıcı RF kaviteleri içeren modüllerinin üretim ve testleri ile soğutma sisteminin üretim, kurulum ve test sonuçları analiz edilmiştir.
Hızlandırıcı RF kavitelerin süper iletken ya da normal iletken teknolojiye dayalı olarak seçilmesi daha çok kullanım amacına dayanmaktadır. TARLA tesisi RF kaviteleri için süper iletken teknolojinin seçilmesi, elektron demeti ile normal iletken teknolojilerde olduğu gibi sadece atmalı modda değil, bunun yanında birçok yeni uygulamaya imkan sağlayan sürekli modda da (CW) çalışacak olmasından kaynaklanmıştır. Bu durum uygulamada çeşitliliğin önünü açmaktadır.
TARLA tesisi gibi süper iletken hızlandırıcı modüller kullanılan tesislerde, modüllerin çalışma sıcaklığı olan 1.8 K'e inmesi için helyum soğutma sistemi kullanılmaktadır. Helyum soğutma sistemi gaz fazındaki helyumu bir dizi işlemden geçirerek sıvılaştırır ve sonrasında sıcaklığını 1.8 K'e düşürür. Bu aşamada helyum süper akışkan özellik göstermektedir. Sıvı azot sistemi, helyum soğutma sisteminin transfer hatlarında soğutma açısından zırhlama amaçlı olarak kullanılır. 
Bu çalışmada, ülkemizde elektron hızlandırıcısına dayalı ilk Ar-Ge tesisi olarak kurulan TARLA tesisinde kullanılan SRF kaviteler ve modülleri ile sıvı helyum, azot ve su soğutma sistemlerinin ana parametrelerinin, üretim, kurulum ve test çalışmalarının kapsamlı tanımı ve analizi yapılmıştır.

Abstract:
In particle accelerators, accelerating RF cavities are used to excite e.m. fields that are used acceleration of charged particles. In the TARLA Facility, which is a free electron laser (FEL) facility based on superconducting electron accelerator and therefore RF cavities are choosed as superconducting. In this study, the production and test methods of the accelerator modules of TARLA Facility and the production, installation and test results of the cooling system have been analyzed.
The choice of the superconducting or normal conducting RF cavities is based on the intended use. The selection of superconducting technology for the TARLA Facility's RF cavities is due to use the electron beam not only the pulsed mode as is the case with in the normal conducting technology, but also to the continuous mode, which allows many new applications. 
For facilities using superconducting accelerator modules, helium cooling system is used for cool down the modules to their working temperature, 1.8 K. The helium cooling system liquefies the gaseous helium through a series of processes and then reduces its temperature to 1.8 K. At this stage, helium behaves as super fluid. The liquid nitrogen system is used for the processes such as shielding the transfer lines of the helium cooling system.
In this study, a comprehensive analysis of the SRF cavities and modules used in the TARLA Facility have been done. Also the main parameters of the liquid helium, nitrogen and water cooling systems; production, installation and tests of the liquid helium cooling system have been studied.