[KuK] Seminar

Der Seminarraum des ILBP im Detail. Stühle aus Brick, round mit Flossen und Sitzen, Tische aus Panels und Slope Curved, das Pult aus Brackets und Slope Round… und der Bildschirm aus großen, schwarzen Tiles.

…irgendwie liegt mir auf der Zunge: Nothing fancy, but who cares? Detail-Renderbild aus dem Entwurf des ILBP-Gebäudes auf Wunsch eines geschätzten Lesers!

Wo die Betreiber von LAToyA arbeiten…

Der Lego-Teilchenbeschleuniger „LAToyA“ bekommt ja gerade sein Upgrade auf die beiden gegenläufig betriebenen Ringe, dazu werden die zwei bestehenden Experimente erweitert und drei neue aufgebaut… da stellt sich natürlich die Frage, wo all die Leute, die den Beschleuniger betreiben, all die Daten aufnehmen und auswerten sowie den Strahlen- und Arbeitsschutz an der Anlage überwachen, diesen Aufgaben nachkommen. Klar, alle haben den Kontrollraum im Zentrum der Anlage gesehen, aber da hält man keine Besprechungen ab, Vorlesungen oder Vorträge hält man dort auch nicht – und im Inneren der Anlage sitzt man auch nicht mit einer Tasse Kaffee am Kontrollpult und schreibt statistische Datenanalyse der in „PASTA CoDe“ gefundenen Teilchenjets. Dafür braucht es andere Räumlichkeiten. So ganz nebenbei kann es in so einer Beschleunigeranlage natürlich Aktivierung von Bauteilen und sogar der Luft geben, am Transmutations-Forschungsreaktor „FaNTASy“ sind auch anderweitige Kontaminationen möglich. Deswegen braucht es auch einen Übergang von den nicht dem Strahlenschutz unterworfenen Büro-Arbeitsplätzen mit Hand-Fuß-Monitor, Messgeräten, für alle Fälle einer Dekontaminationsdusche…

Genau dieses Gebäude habe ich mal vorab entworfen. Ob und wenn ja, wann dieses Gebäude dann aufgebaut und an den Beschleuniger angebaut wird, steht bisher noch in den Sternen. Aber toll fände ich es schon!

Frontansicht des Instituts für Lego-Beschleuniger-Physik ILBP. Die grauen Segmente deuten die Wand der Beschleunigerhalle an, durch die der Bürokomplex gewissermaßen hindurchragt.

Mit dem Grünfläche vor den Räumen des ILBP (Institut für Lego-Beschleuniger-Physik) bin ich noch nicht zufrieden – irgendwie ist es gar nicht einfach, die richtigen Lego-Pflanzen zusammenzustellen. Es gibt zu viele Möglichkeiten und dann doch wieder bei manchen der richtig schönen Pflanzen keine zusammenpassende Farbauswahl. Also hab‘ ich die drei verworfenen Versuche der Begrünung erstmal weggelassen.

Ein wenig habe ich in den Büros im EG der Büroräume auch den individuellen Charakter, den Büros oft haben, berücksichtigt – der stellvertretende Betriebsleiter und Strahlenschutzbeauftragte sitzt in dem Büro mit dem grauen Ecksofa vorne links im Bild, das Büro mit dem Einsame-Insel-Wandbild gehört einer der Physikerinnen aus dem Betriebsteam. Bei den Messgeräten habe ich mich an mehreren handelsüblichen Messgeräten orientiert, wie ich sie aus meinen verschiedenen Arbeitsstellen im Strahlenschutz gut kenne. Natürlich soll das keine Werbung sein, aber meine persönliche Wahl würde auf die dargestellten Messgeräte fallen: das orange „Bügeleisen“, der Kontaminationsmonitor LB124Szint, und der „Backstein“ AD/6, eigentlich ganz schwarz – aber die Bedienfelder mit dem Strahlungsanzeigefeld gibt’s von Lego nicht in schwarz.

Im OG liegen dann die Kaffeeküche, das Büro der Institutsleiterin mit Konferenztisch und der Seminarraum für Vorträge. Besonders stolz bin ich auf das Wandbild des Beschleunigers mit allen Experimenten in Miniaturversion. Nur bei PaTSy musste ich aus Platz- und Detailgradgründen ein paar Abstriche machen.

Das Ganze ist modular aufgebaut: Die abgerundeten Scheiben kann man mit Hilfe von Jumper-Plates und Technic-Pins abnehmen, das Dach, das OG und das EG sind ebenfalls mit Jumper-Plates und aufeinander passenden Strukturen auseinandernehmbar.

Um – abschließend – eine Vorstellung zu vermitteln, wie der Bürokomplex mit dem Beschleuniger zusammenhängt, habe ich das Ganze zusammengesetzt und das Ringsegment mit dem Überweg über den Ring, USSyRI und den Büro gerendert. Daneben stehen dann noch die Messgeräte als Einzelbilder.

Außer Betrieb für Erweiterung!

Der Lego Assembled Toy Accelerator „LAToyA“ ist derzeit wegen Bauarbeiten zur Erweiterung außer Betrieb. Aktuell wurde die Baustelle eingerichtet, der Vorbeschleuniger für das Upgrade demontiert. So langsam trudeln auch die Lieferungen der Bauteile ein – die allermeisten Bauteile, die ich für die gegenläufige Erweiterung und die Experimente verwenden werde, sind gebrauchte Lego-Teile, die ich über Bricklink beziehe. Kaum eines der Teile kommt „neu“ ins Haus, zumal die gebrauchten genauso gut und zudem günstiger sind. Allerdings ist durch die Menge ungewöhnlicher Teile notwendig, von mehreren Verkäufern Teile zu beziehen.

Was mich ein bisschen verblüfft hat, war die Tatsache, dass an einen blauen Technic-Stein, 1×2 Noppen, normale Höhe, aber zwei Löchern statt nur einem für Achsen oder Pins, nur äußerst schwer heranzukommen war. Auch 1×1-Steine in durchsichtigem Rot sind derzeit in Deutschland entweder nur in kleinen Mengen bei unterschiedlichen Shops oder ziemlich teuer zu bekommen. So werden es doch ein paar mehr Sendungen, als ich mir das eigentlich gewünscht hätte. Aber es kommt zusammen – die ersten Pakete sind angekommen, auf Vollständigkeit geprüft, die Verkäufer haben ihr positives Feedback bekommen und nun harre ich der restlichen Sendungen.

Die Baustelle – Teile für die Experimente und Erweiterungen stapeln sich bereits, aber da kommt noch eine Menge mehr. Im Vordergrund der bereits zusammengebaute Transmutations-Forschungsreaktor FaNTASy und das Betriebsbuch.

Bis jetzt lief die Teilebeschaffung sehr gut – Fehler gab’s so gut wie keine in den Sendungen, die Verkäufer haben schnell versandt. Als Unterlage der Baustelle fungiert bereits jetzt die blaue Acrylglasplatte, die ich für den Beschleuniger beschafft habe – denn: Als ich mein geplantes Projekt im Programm Studio mal vermaß, musste ich feststellen, dass es 120 Zentimeter breit und über einen Meter lang ist! Unser Tisch misst aber nur 95 Zentimeter in der Breite. Also musste ich aufstocken.

In Zahlen: Der fertige Beschleuniger mit allen Experimenten wird 120 Zentimeter breit, 105 Zentimeter lang und 25 Zentimeter hoch sein. Das Gewicht liegt nach der Prognose von Studio bei etwa sechs Kilogramm, es sind zwischen 5000 und 6000 Teile, die in der Maschine stecken. Verbaut sind dann zwei 9V-Motoren, eine normale und eine regelbare Akku-Box, mehr als 100 Bauteile von STAX für Beleuchtung und andere Gimmicks. Vom 1×1 Plates und 1×1 Tiles bis hin zu 16×8 Plates und den großen 6×6 Panels als Scheiben sind diverse Größen dabei.

Auch wenn ich als Kind mit umfangreich zusammengeworfenen Lego-Space-Sets aus klassischen Serien, den beiden Blacktron- und den beiden ersten Space-Police-Generationen sowie M-Tron und der ersten Monorail aus den Achtzigern in der Mitte meines Zimmers auf 6×3 Grundplatten viel gebaut habe, bin ich fest davon überzeugt, dass LAToyA CoRE mit seinen fünf Experimenten und drei Service-Einrichtungen das größte Lego-Projekt ist, mit dem ich mich jemals befasst habe.

Es hat begonnen…

Heute kam es, das erste von etlichen. Am Sonntag habe ich mit der Bestellung begonnen. Sieben Bestellungen auf der Plattform Bricklink für gebrauchte und neue Lego-Einzelteile sind gerade am Laufen, also sechs weitere Pakete unterwegs oder beim Versender in Vorbereitung. Vier weitere werde ich starten, wenn ich mehr als nur die eine, die heute kam, empfangen, geprüft und abgeschlossen habe.

Es sind die Teile für LAToyA CoRE, für den Lego Assembled Toy Accelerator in seiner Counter-Rotating Extension. Nicht nur wird der Speicherring etwas vergrößert, nein, es wird auch ein weiterer, innerer Ring für Lego-Bälle in gegenläufigem Umlauf ergänzt. Und das ist noch nicht alles! Denn die bestehenden Experimentier-Einrichtungen werden auf die Gegebenheiten des Doppelrings mit Collider-Funktion erweitert, zugleich auch ansonsten verbessert – und es kommen drei brandneue Experimentier-Einrichtungen dazu, etliche Stabilisierungen und außerdem noch eine Zugangsbrücke.

Bald kann ich das Ganze zusammenbauen. Ich bin gespannt, ob das alles so funktionieren wird!

Ninjas

Mein Mann hat zum Trost und zur Erheiterung seiner kranken Frau etwas zum gemeinsamen Aufbau gekauft…

Trost für kranke Mau.

Gestern Nachmittag haben wir damit angefangen, das Ganze aufzubauen. Da es ziemlich großen Spaß gemacht hat, ist Joeys und Chandlers Apartment schon so weit fertig. Gestern unterstützte uns der kleine Wolf Ruanjik beim Bauen.

Da mein Mann Urlaub hat und ich wegen des Rückens, der Augen und auch als Kollateralschaden entstandener, gerade abklingender Problematik mit meiner Colitis ulcerosa weiterhin arbeitsunfähig attestiert bin, haben wir heute gesundheitsfördernd ausgeschlafen. Nachdem ich dann meine Körperrückseite im Bett ordentlich gedehnt hatte, stand ich auf und hatte meine zwei kleinen Großkatzen dabei: Rocky und Xue. Als die beiden dann Joeys und Chandlers Apartment bewunderten, konnte man folgende Unterhaltung hören:

Xue fragte: „Du Rocky?!?“ Er brummte ein bisschen, als er antwortete: „Ja, Xue?“ Sie fragte dann gleich noch etwas: „Meinst Du, wir könnten die Mau und den Wolf überreden, dass sie vor dem Frühstück noch ein bisschen weiter bauen?“ Rocky musste kurz nachdenken, dann nickte er. Und dann begannen die beiden, davon zu erzählen, wie schön dieses Lego-Modell sei und wie viel Spaß es doch mache, daran zu bauen. Dann fragte Xue leise: „Du, Rocky?!? Meinst du, sie merken, dass wir sie überreden wollen?“ Rocky guckte zu uns rüber und meinte dann: „Nein, Xue. Ich glaube nicht, dass sie es merken.“ Und dann meinte Xue: „Wir sind Ninjas!“

Ninjas! Und Ross Geller.

Es final machen

Ich habe ja schon eine Weile an LAToyA CoRE gearbeitet, einen vorläufigen Endstand der Planung hatte ich vor einiger Zeit gepostet. Nun habe ich aber festgestellt, dass bei den meisten Einrichtungen am Beschleuniger nochmal kleine Änderungen kamen, wenn ich mir ein, zwei Wochen Zeit gab und das Teil dann nochmal anschaute. Das hatte sich bei der Überarbeitung der Experimentierhütte der Synchrotronstrahlenquelle USSyRI so ergeben, beim Kollisionsdetektor PASTA CoDe war es genauso. Die Änderungen am Transmutationsreaktor FaNTASy blieben klein, das Modell ist auch schon aufgebaut, wenn auch noch nicht an den Ring angebunden.

LAToyA CoRE Übersicht in finaler Version.

Nun ergaben sich für die großen, neuen Experimente PaTSy (Particle Therapy System) und das B-Mesonen-Addon zu PASTA CoDe, nämlich das System BIFoCal (B-Meson Identification and Forward Calorimeter) genau diese zusätzlichen Nachdenk- und Ergänzungsschritte. Im oben verlinkten Stand ist nur die Basisplatte von BIFoCal enthalten, inzwischen gab es einen Erstaufbau-Schritt und dann eine Änderung, die auch die Möglichkeit für den Einsatz von Light STAX vorsieht und ein eigenes Farbschema etabliert. Bei PaTSy waren die Ergänzungen ebenfalls teils funktional… im Einzelnen habe ich Folgendes ergänzt:

  • BIFoCal wurde mit gelbem B-Mesonen-Identifikator und Spurendetektor sowie gelb-grauem Teilchen-Kalorimeter aufgebaut. In BIFoCal ist ein gelb-transparentes, großes Lego-Teil eingebaut, unter dem dann zwei Light STAX vorgesehen sind, die bei Kollisionen leuchten sollen.
  • Als minimale Änderung an der Synchrotronstrahlungs-Experimentiereinrichtung und dem Überweg über den Ring kamen Technic-Bricks und Technic-Pins dazu, um ein Konnektor-Modul anschließen zu können, das dann irgendwann den Anschluss eines Büro-Komplexes des Betreiberinstituts (Pläne werden noch gepostet) ermöglicht.
  • Bei PaTSy hat sich eine Menge getan… zum einen habe ich den Vorraum des Bestrahlungsraums etwas erweitert und so umgestaltet, dass in zwei Richtungen, jeweils eng am Ring, weitere Gebäudeteile angeflanscht werden können. Zum anderen… aber das ist eigentlich ein eigener Punkt:
  • Zum anderen habe ich einen Antrieb für die bewegliche Strahlführung nachträglich eingebaut. Das Gestell mit dem mehrfach gekrümmten Strahlrohr war ohnehin schon frei drehbar um den Bestrahlungsraum vorgesehen – hätte aber von Hand bedient werden müssen. Nun ist in „LAToyA“ ja ohnehin schon ein Power-Functions-Motor verbaut… und da kam mir die Idee, in PaTSy einen zweiten zu verbauen. Also habe ich ein entsprechend untersetztes Getriebe eingebaut, Zahnräder auf das Gestell konstruiert und noch als Backup ein paar zusätzliche Achsen und Zahnräder vorgesehen. Die Motoren für Power-Functions können laut Internet 380 Umdrehungen pro Minute ohne Last. Sicher dreht die Maschine unter Last langsamer, und das Gantry ist ja schon ganz schön schwer. Also habe ich Untersetzungen von etwa 130:1, 44:1 und 18:1 in Lego-Zahnrädern realisiert und werde mal testen, mit welchem Getriebe ich dann an den Start gehe, um das Gantry per Motor mit irgendwas zwischen 2 und 0,5 Umdrehungen pro Minute laufen lassen zu können.

Damit ergibt sich der gezeigte aktuelle Planungsstand, der sich jetzt ziemlich final anfühlt und wohl bald in Teilelisten (noch fehlend, bereits im Vorrat, schon verbaut) umgesetzt wird… so dass ich bestellen und noch dieses Jahr LAToyA CoRE aufbauen kann. Eine entsprechende blaue Acrylglasplatte ist bereits vorhanden. Ein paar Eindrücke:

LAToyA CoRE – Planungsstand

Tja… wenn man krank ist, sich nicht längerfristig konzentrieren kann, wie es für die Arbeit nötig wäre, Sport auch nicht geht, dann hat man Zeit, zwischen lesen auf dem Sofa und rumspielen am Rechner zu wechseln. So entstand in der Woche, die nun ziemlich in den Seilen hing, die Planung für eine ganze Reihe Erweiterungen für meinen Beschleuniger aus Lego. Mehrere Komponenten sind am Start:

LAToyA CoRE in der Übersicht mit Beschriftung, was wo angesiedelt ist.
  • LAToyA CoRE ist das Zentrum der Erweiterungen. LAToyA steht weiterhin für „Lego Assembled Toy Accelerator“, CoRE hingegen bildet ab, dass einerseits der Speicherring der Kern der Einrichtung ist, steht aber auch für „Counter-Rotating Extension“. Der Beschleuniger bekommt also nach dem gegen den Uhrzeiger rotierenden äußeren Ring nun auch einen inneren Ring, in dem die Kugeln im Uhrzeigersinn beschleunigt werden.
  • AMUR ist das erweiterte Beschleunigungsmodul. Die Abkürzung AMUR steht für Acceleration Mechanism Unit for the Storage Ring. Eventuelle kleine Anpassungen sind schon angedacht, falls die etwas andere Geometrie im Beschleuniger des Innenrings problematisch sein sollte – die Teile werde ich mitbestellen und schauen, ob ich sie brauche.
  • PaTSy ist eine Erweiterung, die von Ionentherapie-Einrichtungen wie z.B. dem HIT in Heidelberg inspiriert ist. Das 360°-Gantry mit dem zylindrischen Bestrahlungsraum war eine gewisse Herausforderung. PaTSy steht für Particle Therapy System.
  • Als nächstes in der Reihe folgt FaNTASy, das Fast Neutron Transmutation Accelerator-Driven System. Hier werden Protonen aus dem Beschleuniger (repräsentiert durch rote Kugeln) abgegriffen, in einem Konversionstarget zu schnellen Neutronen umgewandelt (genaugenommen schlagen die schnellen Protonen schnelle Neutronen aus dem Target heraus), und dann zur Spaltung von schweren Aktivierungsprodukten langer Halbwertszeit benutzt. Mittlerweile weiß ich, dass in Form des Guinivere-Experiments und mit den Planungen für den Myrrha-Reaktor in Belgien hierzu experimentiert wird.
  • Gegen den Uhrzeigersinn als nächstes findet sich PASTA CoDe auf dem Ring, ein Collider-Experiment, das von CMS und ATLAS am LHC inspiriert ist. In PASTA CoDe plane ich sogar einen richtigen Kollisionsdetektor mit dem bewegungsaktivierten Power-Brick von STAX. Der Name des Detektors steht für Physics And Semiconductor Technology Application Collision Detector und ist ein bisschen ein Wortwitz mit der Bezeichnung „Spaghetti Code“.
  • Weiter gegen den Uhrzeigersinn hängt an PASTA CoDe die Plattform, auf der ich BIFoCal aufbauen will. Das System B-Meson Identification and Forward Calorimeter wird als Modell für Präzisionsmessungs-Experimente von CP-Verletzung am B-Mesonen-System dienen, wie das in den Experimenten Belle und BaBar gemacht wurde und auch an LHC in Form des Experiments LHCb ansteht.
  • Als nächstes sitzt USSyRI auf dem Ring, die Ultrabrillant Source of Synchrotron Radiation using Interferometry. Mit Synchrotron-Strahlung kann man einen Haufen sehr kleine Dinge sichtbar machen, Interferometrie hilft, den Strahl genauer zu charakterisieren.
  • Innerhalb des Rings liegt IMBABS, der Injection Mechanism for Bunches (oder Balls) of Acrylonitrile Butadiene Styrene – letzteres ist der Kunststoff, aus dem Legosteine gemacht sind.

Die Gesamtanlage gibt es hier zu sehen:

Um in einige Experimente hineingucken zu können, Bälle aus dem Collider herauszufischen, Brennelemente in FaNTASy zu tauschen und Beleuchtung ein- und auszuschalten, sind die Experimentierhütte zu USSyRI, das Detector-Barrel von PASTA CoDe und das Reaktorbecken von FaNTASy aufklappbar. Derzeit ist geplant, mit insgesamt vier Power-Bricks von STAX (drei normale, einer, der auf Bewegung reagiert, sowie einem Lego-Federbein) Beleuchtung zu steuern: Tscherenkow-Licht in FaNTASy, Strahlaktivität in PASTA CoDe und USSyRI, Beleuchtung in der Strahlhütte, in IMBABS und in der Zentrale. Nachdem ich erstmal die Bauteile für USSyRI und FaNTASy bestellt hatte, muss ich nun nur noch anschauen, was mir für den Aufbau des oben dargestellten Standes noch fehlt, damit ich nicht etliche Teile doppelt so oft wie benötigt habe, und dann kann’s an den Aufbau gehen.

Besonders begeistert bin ich von einigen Details in der Bautechnik:

  • An etlichen Stellen der Strahlführung gibt es direkte Übergänge von normal senkrecht angebrachten „Bricks“, also Lego-Steinen, und vertikal gestellten „Plates“, also Lego-Platten, die mit glatten „Tiles“ und teils abgerundeten Teilen abgeschlossen sind. Eine entsprechende Strahlführung halte ich mir auch für den Fall vor, dass an „AMUR“ die Bälle im inneren Ring zu weit drin beschleunigt werden – dann setze ich auf die Gerade im Beschleuniger-Modul einfach eine zusätzliche Schiene auf.
  • Mit 45°-Wedge-Plates gestaltete, abgeknickte Verbindungsstücke zwischen den inneren Einrichtungen und dem Ring auf seinen 45°-Positionen habe ich eingepasst, das war zuerst ein bisschen Fummelei und fügte sich dann von ganz allein. Das gilt für die Verbindung von PaTSy zu den Reservoirs, dem Magneten direkt bei FaNTASy und den Reservoirs sowie für den Übergang mit Treppen und Brücke zwischen IMBABS und AMUR.
  • Die aufklappbaren Strukturen in FaNTASy, PASTA CoDe und der Strahlhütte machen mir auch richtig Spaß.
  • Besonders krass finde ich, dass mittels Hinge-Plates, also Gelenk-Platten den letzten Magneten der Strahlführung von IMBABS mit dem inneren Ring verbinden konnte.

Ich hoffe, dass sich das alles dann real auch genau so baut. In „Studio“ ist das Setzen der Schienen, die für die beiden Ringe verwendet werden, leider nicht ganz so exakt, wie ich mir das wünsche. Aber an allen Stellen, an denen es nicht exakt passt, ist die Toleranz maximal eine halbe Noppe, und das sollte sich eigentlich über den Gesamtaufbau nivellieren. Insgesamt sollte die Konstruktion wesentlich stabiler sein als zuvor – und somit auch weniger zu aus dem Ring fliegenden Kugeln durch fliehkraft- bzw. stoßbedingte Veränderungen der Passform führen als bisher.

Ich freue mich schon auf’s Teile bestellen und aufbauen.

Inspirationen

Ich bin total im Lego-/Klemmbaustein-Beschleuniger-Fieber. Einerseits äußert sich das darin, dass ich Phase II Plus von LAToyA nun am Umsetzen bin. Ich habe nämlich die Teile bestellt für folgende Projekte:

  • USSyRI (Ultrabrillant Source of Synchrotron Radiation for Interferometry)
    Dieses Teil ersetzt den Strahlauskoppler für meine Experimentierhütte für Synchrotron-Strahlung durch einen größeren Erzeuger für Synchrotron-Strahlung (im Fachjargon: Undulator). Gleichzeitig stellt es eine stabile Verbindung zwischen Ring, Vorbeschleuniger und Synchrotron-Strahlen-Experiment her, so dass insgesamt der Ring stabiler wird.
  • FaNTASy (Fast Neutron Transmutation Accelerator-driven System)
    Ein weiterer stabiler Verbinder der inneren Einbauten im Ring und eines Experiments stabilisiert den Ring weiter, dazu kommt außen ein langes Strahlrohr hin, das in einem Konversionstarget mündet, von dem dann schnelle Neutronen in einen Forschungsreaktor zur Transmutation geleitet werden.
  • Kleinere Struktur-Verbesserungen: Ein kurzer Konnektor zwischen FaNTASy und den Ring-Einbauten sowie zwei zusätzliche Bälle-Reservoirs zur Aufbewahrung meiner Kugeln, die im Beschleuniger rundlaufen.

Dazu habe ich mich bei Light Stax eingedeckt und Kabel, Power Bricks, nicht-leuchtende Verbindungssteine und weitere Leuchtsteine gekauft, um die Beleuchtung des Beschleunigers auf ein neues Level zu heben. Das ist der aktuelle Stand der konkreten Ausbauschritte, die im Gang sind (über Teilebestellungen und konkrete Baupläne).

Neu dazu gekommen ist inzwischen ein neuer Plan, nämlich ein Gantry für die Ionentherapie. Als Gantry wird ein beweglicher Strahlaustritt bezeichnet, wie er bei therapeutischer Bestrahlung, z.B. bei Krebs, zum Einsatz kommt. In der Regel wird in solchen Fällen mit Elektronen aus einem (verhältnismäßig) kleinen Linearbeschleuniger bestrahlt, aber es kommt zunehmend auch die Ionentherapie auf, bei der die „Geschosse“ Wasserstoff-Atomkerne oder Atomkerne schwerer Elemente sind. Das hat Vorteile bei der Schonung von Gewebe, vor allem bei tief im Körper liegenden Bestrahlungszielen, die von empfindlichem, gesundem Gewebe umgeben sind. Zum Beispiel im Heidelberger Ionentherapiezentrum gibt es so etwas, auch dort ist ein Speicherring (wie eben LAToyA einen modelliert) die Strahlenquelle. Davon inspiriert habe ich folgende Pläne gefasst, die aber noch provisorisch sind:

Allerdings wird das Gantry wohl noch etwas warten müssen, denn in meinem Kopf entsteht gerade noch eine weitere Idee, die vermutlich eine kleine Modifikation am Gantry (und einigen anderen Parts des bestehenden und im Aufbau befindlichen Teils) bedingen wird. Dafür hole ich ein bisschen weiter aus…

Die ringförmige Führungsschiene für die Kugeln in LAToyA ist aus Lego-Eisenbahnschienen zusammengesetzt, dabei wurde jeweils die Außenschiene von Kurventeilen benutzt. 16 Segmente sind’s, jeweils zwei Schienen pro Segment, also 32 Kurven-Außenschienen. Nun sind aber auch die Innenschienen verfügbar, sie können auf vier Noppen Abstand nach innen versetzten Ring bilden. Das hat mich auf den Punkt gebracht, dass der Detektor „PASTA CoDe“ (Physics And Semiconductor Technology Application Collision Detector) ja eigentlich als Kollisionskammer gedacht ist, aber bisher meine Kugeln nur in eine Richtung umlaufen… und so wird wohl in den nächsten Tagen ein Plan entstehen, einen inneren Ring in den äußeren hineinzubauen, den Motor so umzugestalten, dass er Kugeln innen und außen gegenläufig beschleunigen wird, und die Überbrückungen über den Ring um vier bis sechs Noppen zu vergrößern. Ein paar der Verbindungsstege werden dann etwas gekürzt werden müssen, aber das sind ja alles nur kleine Anpassungen.

Und damit wird dann aus LAToyA die verbesserte Version LAToyA CoRE: Lego Assembled Toy Accelerator Counter-Rotating Extension. So ganz nebenbei fange ich auch an, mich so richtig wohl zu fühlen mit den Akronymen für die Baustufen, Experimente und Erweiterungen, aber das habt Ihr Euch sicher schon gedacht.

It’s just a sweet sweet FaNTASy Baby…

Ich habe ja bereits eine Erweiterung für meinen Lego-Teilchenbeschleuniger „LAToyA“ (Lego Assembled Toy Accelerator) geplant und inzwischen gebaut. Inzwischen vermischen sich die Pläne für LAToyA Phase II Plus und FaNTASy. LAToyA Phase II Plus beinhaltet einen größeren Undulator, um bessere Synchrotronstrahlungsexperimente zu ermöglichen, und in Verbindung damit einen stabilen Anschluss des Vorbeschleunigers an die Synchrotronstrahlungs-Beamline. Das stabilisiert den Ring und verhindert, dass sich durch die mit ordentlichem Tempo umlaufenden Kugeln die Teile verziehen und so die Kugeln eher rausfliegen. FaNTASy (Fast Neutron Transmutation Accelerator-driven System) dagegen implementiert eine ganz neue Beamline am Beschleuniger, die auf ein Konversionstarget führt – dort werden schnelle Protonen in schnelle Neutronen konvertiert. Diese dienen dann zur Spaltung von nicht durch langsame Neutronen spaltbaren Aktivierungsprodukten, um aus langlebigen „minoren Actiniden“ kurzlebigere Spaltprodukte zu machen.

Die Pläne sind in „Studio“ schon recht weit gediehen – Ring-Brücken, Strahlauskoppler, Undulator, Beamline für FaNTASy, Konversionstarget und der Forschungsreaktor sowie die Brennelemente sind fertig geplant. Wann ich die Teile bestelle, weiß ich noch nicht, denn ich möchte noch ein paar Konnektoren, Stabilisierungen und Verbesserungen mit planen. Aber der aktuelle Stand ist als Renderbild aus Studio hier zu sehen:

Vorne Brennelemente (grau Moderator, rot Brennstoff, blau minore Aktinide), dahinter die Strahlauskoppler, Beamline, (p,n)-Target und Forschungsreaktor „FaNTASy“. Wasser im Pool muss man sich leider vorstellen, dafür habe ich keine befriedigende Lego-Lösung gefunden. Im Hintergrund der neue mächtige Undulator für die ultrabrillante Synchrotronstrahlenquelle.

Und ich habe mir außerdem noch etwas ausgedacht, damit man sich besser ansehen kann, wie der Forschungsreaktor aufgebaut ist – man kann ihn nämlich aufklappen:

FaNTASy aufgeklappt zum reingucken, mit neun Brennelementen auf den neun Gitterpositionen im Reaktorbecken und drei Brennelementen im Absetzbecken. Wasser im Pool wurde nicht modelliert.

Ein Wort zum Hintergrund: Undulatoren, die gezielt Synchrotron-Strahlung erzeugen, werden in vielen Forschungsbereichen eingesetzt, um Material auf mikroskopischer Ebene durchleuchtend zu analysieren. Zum Beispiel am DESY in Hamburg und am KIT in Karlsruhe gibt es entsprechende Anlagen. Meine Einrichtungen an LAToyA sind diesen Einrichtungen nachempfunden.

An Transmutation langlebiger Aktivierungsprodukte im Atommüll wird geforscht, allerdings nicht in Deutschland. Ob eine kerntechnische Anlage, die schwere, langlebige (bis zu 25.000 Jahre Halbwertszeit) Aktivierungsprodukte in kurzlebige (einige Tage bis maximal 100 Jahre Halbwertszeit) Spaltprodukte zu konvertiert, und so die langen Zeiträume zur Endlagerung des Zeugs in deutlich kürzere, aber immer noch lange Zeiträume zu verwandelt, sinnvoll oder wünschenswert ist, kann man diskutieren. Das möchte ich hier aber nicht tun. Mich fasziniert die Technik dahinter. Daher habe ich mir basierend auf einem üblichen Pool-Forschungsreaktor-Design eben eine Forschungseinrichtung für dieses Verfahren ausgedacht, die es als solche nicht gibt, in ihren Komponenten aber realen Anlagen zu anderen Zwecken nachempfunden ist.

In meinem Geist entstehen neben einigen stabilisierenden oder ergänzenden kleinen Anlagen für LAToyA und FaNTASy bereits neue Projekte – unter anderem ein an LAToyA angeschlossenes Gantry für die Schwerionentherapie, wie es am HIT (Heidelberger Ionenstrahl-Therapiezentrum) existiert. Es könnte aber sein, dass ich das erst angehe, wenn LAToyA Phase II Plus und FaNTASy umgesetzt sind.

LAToyA Phase II – Testbetrieb

Mein perfektes, progressives Geschenk – der Lego-Beschleuniger „LAToyA“ (Lego Assembled Toy Accelerator) hat sein Upgrade auf Phase II erhalten. Ich habe eine Menge zu viele Teile bestellt – aber das macht nichts, mit Lego kann man immer tolle Sachen machen. So sieht die Anlage nun aus:

LAToyA Phase II.

Bisher waren der Kontrollraum (Mitte), das Beschleuniger-Modul (im Hintergrund) und das Teilchenreservoir vorhanden – das originale Geschenk meines Mannes für mich zum 40. Geburtstag. Nun kamen folgende Einrichtungen dazu:

  • Der Vorbeschleuniger in grau, ausgeführt als zyklotron-artige Maschine rechts im Bild, innerhalb des Rings.
  • Das Synchrotron-Experiment mit Strahlauskoppler mit Wobbler am Ring, Strahlrohr und Experimentierhütte.
  • Der Kollisionskammer-Detektor unten im Bild.

Phase II Plus mit einem deutlich größeren Undulator für das Synchrotron-Strahlen-Experiment, eine ultrabrillante Synchrotron-Strahlenquelle, ist bereits in Planung, dabei soll dann auch eine stabilisierende Brücke vom Vorbeschleuniger auf den Strahlauskoppler entstehen. Links am Ring wird früher oder später das beschleuniger-betriebene Transmutations-Experiment in Form eines Forschungsreaktors mit Beschleuniger-Neutronenquelle entstehen.

In Betrieb kann man die Maschine auch bewundern:

LAToyA mit vier Bunches im Speicherring.

Ich bin völlig hin und weg.