Los aceleradores de partículas son una tecnología diversa, que operan según varios principios y satisfacen una multitud de necesidades. Por lo tanto, las posibles respuestas a esta pregunta abarcarán todo el rango de cero hasta cerca del 100%. Algunas veces la eficiencia es importante, otras veces es irrelevante. Mi propia experiencia profesional implica el diseño, montaje y operación de aceleradores lineales de iones en el rango de energía de 1-5 MeV, para aplicaciones de alta potencia donde la eficiencia suele ser un punto de venta.
La definición misma de eficiencia está sujeta a diferentes interpretaciones dependiendo de dónde se mide la energía entregada y qué se incluye en el balance de energía. En el contexto de esta pregunta, creo que la eficiencia se define mejor como la relación de la potencia del haz entregada a la potencia eléctrica extraída de todos los subsistemas necesarios del acelerador (bombas de vacío, fuentes de partículas cargadas, potencia de la estructura, sistemas de enfriamiento, imanes de enfoque si presente). Por lo tanto, no incluiría la considerable carga eléctrica para los imanes en un anillo de almacenamiento en un colisionador de investigación como parte del cálculo (ya que esto está en el dominio de la aplicación del usuario y no es estrictamente necesario para hacer el haz de partículas), mientras que un El poder del imán del ciclotrón se incluiría aunque el campo no funcione en las partículas. Una estructura muy eficiente puede ser parte de un acelerador muy eficiente si se usa para conducir altas corrientes de partículas fácilmente producidas como electrones o protones, pero el mismo acelerador tendrá una eficiencia de 0% si se usa para partículas exóticas como positrones o antiprotones.
Las linternas electrónicas electrostáticas utilizadas para la esterilización industrial son un ejemplo de un acelerador altamente eficiente, en una aplicación donde la eficiencia es muy importante para el usuario. 80% podría ser un promedio de estadio. Pero en otra aplicación para electrones energéticos, radioterapia de haz externo, la eficiencia no es tan importante como fabricar un equipo muy compacto que se pueda instalar en una máquina de tratamiento en un hospital. Un linac electrónico de RF encontrado en una clínica de cáncer tendrá una eficiencia del 20%, y la mayor parte de la pérdida de energía se producirá por el calentamiento Joule de las paredes de la cavidad de RF. El 20% de eficiencia también es típico de las máquinas de iones de RF en las que he trabajado.
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