Kompressorringe

Schema der ESS Nach dem Verlassen des Linacs sind die Protonen fast lichtschnell; bevor man sie jedoch aufs Target schießt, muss man noch mehrere Pakete zu einem zusammenfassen, um bei der Spallation einen starken Neutronenpuls zu erhalten. Diese Speicherung der Protonen erfolgt in den Kompressorringen.

Diese nehmen den Strahl der H- -Ionen, die aus dem Linac kommen, auf und "komprimieren" ihn. Die Anforderungen an die Pulsrate und -stärke der ESS sind derart, dass man lieber seltenere, dafür aber stärkere Pulse hätte als die, die der Linac einfach so liefern würde. Es geht also effektiv darum, die Teilchen, die der Linac in mehreren Pulsen anliefert, zu einem starkem Puls zusammenzufassen, zu komprimieren. Verfolgen wir nun die Funktionsweise der Kompressorringe:

Nach dem Verlassen des Linacs wird ein Magnetfeld benutzt, um die H-- Ionen um die erste Kurve zu leiten. Hier werden auch alle Teilchen ausgesondert, deren Geschwindigkeit zu stark abweicht: Sie werden aus der Kurve getragen und schlagen in die Wand. Die verbleibenden Ionen sollen nun in den Kompressorring eingeführt werden, wo sie wiederum durch ein Magnetfeld auf Kreisbahn gehalten werden. Beim ersten Mal ist der Kompressorring noch leer, d.h. in ihm befindet sich kein beschleunigtes Teilchen, allerhöchstens ein paar Luftteilchen im Hochvakuum. Das erste "Paket" geht also nun auf Kreisbahn.

Nun kommt das zweite aus dem Linac , und es taucht ein Problem auf: Man will mehrere Pakete zu einem zusammenfassen, aber die beiden Pakete haben gleiche elektrische Ladung, stoßen sich also ab. Die Lösung ist es, direkt an der Verbindungsstelle von Strahlrohr und Ring eine Spezialfolie aufzuspannen. Beim Passieren derselben bleiben die Elektronen der H- -Ionen "hängen", nur das Proton fliegt weiter.

Man hat nun also ein Paket Protonen (positiv) im Ring, und ein Paket Noch-H--Ionen (negativ), das gerade aus dem Linac kommt. Statt Abstoßung herrscht Anziehung. Das zweite Paket wird nun genau in dem Moment in den Ring eingespeist, in dem das erste Paket vorbeifliegt. Im letzten Moment fliegt das zweite durch die Folie und wird dadurch zu einem Protonenpaket. Jetzt stoßen sich die beiden Pakete elektrisch gesehen zwar wieder ab, seine Geschwindigkeit trägt das zweite jedoch noch ins erste hinein, wo es durch das Magnetfeld des Ringes zusammengehalten wird. Mit dieser Methode werden noch mehrere Pakete aus dem Linac gesammelt, bis schließlich das gesamte Riesenpaket in Richtung Targetstation losgeschossen wird.