Als acceleradors de partícules, els girders són estructures mecàniques crítiques que han de mantenir la posició dels components amb precisió micromètrica, eliminant les desviacions i vibracions que podrien degradar la qualitat del feix. Fins i tot les vibracions o desviacions mecàniques més mínimes poden afectar la trajectòria i les propietats del feix d'electrons, cosa que repercuteix considerablement en el feix de fotons que arriba a les línies de llum.

Aquests girders han de proporcionar una estabilitat excel·lent davant les vibracions externes, una bona estabilitat tèrmica, una precisió d'ajustament alta i tot això amb costos de fabricació acceptables.

Mentre que actualment l'anell d'emmagatzematge del Sincrotró ALBA funciona amb 264 imants distribuïts en 32 girders, el futur anell integrarà 760 imants a 80 girders dins de la mateixa circumferència, augmentant dràsticament la densitat dels components amb una distància entre imants de tan sols 10 mm. El fet que sigui tan compacte imposa limitacions addicionals, com ara toleràncies espacials més estrictes entre els components i marges reduïts per a errors d'alineament.

Per afrontar aquests desafiaments, el nou sistema de girders ha d'aconseguir una precisió de posicionament de l'ordre de 50 micròmetres entre els imants adjacents, mantenint una estabilitat a llarg termini malgrat els canvis ambientals i estructurals, com la deformació de la llosa sobre la qual reposen els equips o els canvis de temperatura.

A dalt el girder actual de l'ALBA amb la configuració d'imants i sota el nou sistema per a l'ALBA II.

Enginyeria avançada per a una estabilitat i un ajustament d'alta precisió

En paraules de l'enginyer Javier Boyer, qui coordina el disseny i la validació d'aquest nou sistema de girders, "dissenyar el sistema de girders per ALBA II requereix equilibrar dos requisits contraposats: màxima rigidesa per suprimir les vibracions i capacitat d'ajustament molt fina per permetre una alineació precisa."

El procés dʻajust consta de tres passos principals:

• L'estructura superior es fixa al pedestal mitjançant connexions preinstal·lades.
• L'ajust fi es realitza utilitzant falques comercials i cargols de rosca fina de tipus push-and-pull.
• Un cop alineada, la biga roman fermament connectada mitjançant les unions pretesades.

Els girders han estat dissenyats amb un enfocament modular. Això ofereix diversos avantatges, com ara un temps d'instal·lació menor, una major uniformitat en l'alineació (gràcies a la preintegració dels components) i mecanismes de transport i manipulació simplificats. El concepte modular és fonamental per complir amb el calendari ajustat del projecte d'ALBA II, garantint alhora una alta precisió durant la instal·lació.

Prototipat i validació en condicions reals

Per validar el disseny, Nortemecanica, una empresa espanyola ubicada a Carreño (Astúries) ha estat adjudicatària del contracte per construir dos prototips a escala real. Els prototips es van lliurar el desembre del 2025 i es van sotmetre a proves exhaustives per avaluar-ne el rendiment mecànic i la capacitat d'alineament.

Instal·lats a l'àrea experimental del Sincrotró ALBA, els prototips estan sent avaluats en condicions que reprodueixen fidelment l'entorn doperació de l'accelerador. Això permet als equips d'enginyeria analitzar el comportament vibracional, la deformació estructural i la precisió d'alineament abans de finalitzar el disseny per a la producció en sèrie.

S'ha comprovat que un dels paràmetres més crítics (la planitud de la superfície superior del bastidor) mesura 0,06 mm, per sota de l'especificació de 0,10 mm. Javier Boyer es declara molt satisfet amb el treball realitzat per Nortemecanica.

Preparant la infraestructura per a l'ALBA II

ALBA II és el projecte de renovació que transformarà el Sincrotró ALBA en una instal·lació de 4a generació, proporcionant una llum de sincrotró encara més brillant i coherent amb més resolució. El projecte, aprovat formalment el 2025, preveu estar llest per a la comunitat d'usuaris el 2032.

El futur anell demmagatzematge dALBA II estarà compost per 760 imants, muntats sobre 80 girders que conformaran una circumferència de 268,8 m amb una simetria d'ordre setze. Els girders suportaran els imants, les cambres de buit i els sistemes auxiliars a tot l'accelerador.

El desenvolupament d'aquest nou sistema de girders és un pas clau en la preparació de la infraestructura necessària per a ALBA II. En garantir una estabilitat mecànica extrema i una alineació precisa, el nou sistema de girders permetrà les millores de rendiment que caracteritzen ALBA II.

Els prototips s'han desenvolupat gràcies al projecte "Desenvolupament de Tecnologia avançada per a ALBA II" (Ref.- ALBA01 Next Generation funding (Mecanisme de recuperació i resiliència)), que dona suport als avenços tecnològics necessaris per a la propera generació de la instal·lació.