Das Prinzip ERL: Energierückgewinnung

Schemazeichnung des BERLinPro:
Anordnung von Beschleunigungsstrukturen
und Strahlführungssystem.

In einem Linearbeschleuniger muss im Elektronenstrahl ein Strom mit einer Stärke von etwa 100 mA beschleunigt werden, um einen ähnlich hohen kontinuierlichen Photonenfluss wie bei Speicherringen zu gewährleisten. Nach der Beschleunigung auf „Spannungen“ von mehreren Milliarden Volt transportiert der Strahl dann eine „Strahlleistung“ von mehreren 100 MW – soviel wie ein modernes Kraftwerk zur Verfügung stellt.

Diese gigantische Leistung kann natürlich von einem Forschungszentrum nicht aus dem Stromnetz genommen werden. Deshalb ist der Strahlstrom in den heutigen Linacs auf nur einen sehr kleinen Bruchteil von 100 mA begrenzt. Um diesen Nachtteil zu umgehen, ist es zwingend notwendig, Linacs mit hohen Stromstärken zu fahren und die Energie des Elektronenstrahls nach seiner Verwendung zur Lichterzeugung in einem zweiten Durchlauf durch den Linac zurückzugewinnen. Es gilt also, einen Energy Recovery Linac (ERL) zu entwickeln. Die Energierückgewinnung geschieht über das Hochfrequenzfeld der Beschleunigungsstrukturen. Sie müssen aus supraleitendem Material bestehen, um die Verluste zu minimieren. Dabei sind „Wirkungsgrade“ der Energierückgewinnung von mehr als 99% typisch. Ein wichtiger Vorteil des ERL: An ihm können zahlreiche Nutzer gleichzeitig Experimente mit einem nahezu kohärenten Photonenstrahl durchführen. Mit dem ERL Prinzip lassen sich somit die enormen Vorteile eines Linacs mit denen eines Speicherrings kombinieren!