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Seite 1Der Modulatorteststand am DESY, Zeuthen - Vorstellung des Projekts18.07.2006
Der Modulator Teststandin Zeuthen
Vorstellung des Projekts
Marek Penno, Holger Leich, EL
Seite 2Der Modulatorteststand am DESY, Zeuthen - Vorstellung des Projekts18.07.2006
Inhalt
• XFEL Projekt• Aufbau RF Station (PITZ)• XFEL Modulator• Modulator Teststand Halle• Teststand Automation
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XFEL
• Nach der Entscheidung, den International Linear Collider (ILC) in einer großen internationalen Kollaboration zu bauen, ist das XFEL Projekt das größte Zukunftsvorhaben für DESY geworden
• Die gesammelten Erfahrungen und das Wissen aus über 10 Jahren Forschung zur supraleitender Beschleunigertechnologie werden jetzt in den Bau des XFEL investiert
• Auch Zeuthen leistet Beträge zu diesem wichtigen Zukunftsprojekt von DESY: mit PITZ und dem Modulator-Teststand
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Vorgeschichte
• In February 2005 erste Diskusionenhinsichtlich des Aufbaus eines Modulator Teststandes in Zeuthen: R. Brinkmann, U. Gensch, S.Choroba, H.J.Grabosch, H.Leich, R.Wenndorf
• In Juni 2005 Projekt genehmigt durch dasDESY Direktorium
• Seit Juli 2005 Ausarbeiten der Modulator-Spezifikation, Planung der Teststand Halle, Beginn mit der Bestellung aller erforderlichenKomponenten
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XFEL
• XFEL X-ray free-electron laser• Bietet viele neue Möglichkeiten für Forschung• Baubeginn 2007
Inbetriebnahme2013
• Benötigt 33 ... 40 Modulatoren für die Beschleuniger-strecke und den Injektor
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Beschleunigerelemente
• „Hohlraumresonatoren“• Beschleunigen Elektronen auf fast
Lichtgeschwindigkeit• Form begünstigt Elektronenstrahl
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Inhalt
• XFEL Projekt• Aufbau RF Station (PITZ)• XFEL Modulator• Modulator Teststand Halle• Teststand Automation
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RF Station
Besteht aus:• Modulator• Pulstransformator• Klystron• Low Level RF
System
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RF Station
• HVPS lädt Kondensator
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RF Station
• HVPS lädt Kondensator
• Energie wird über Pulskabel zum Transformator geleitet
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RF Station
• HVPS lädt Kondensator
• Energie wird über Pulskabel zum Transformator geleitet
• Transformator speist Klystron mit ca. 120kV
• Klystron erzeugt RF von 1.3 GHz, max. 10MW (Impuls)
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PITZ RF2 Station
• RF2 Racks
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PITZ RF2 Station
• Modulator
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PITZ RF2 Station
• 10MW Klystron• Pulstransformator
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XFEL RF Stationen
• XFEL RF System ist Bestandteil des Workpackage 1 • Hauptteil davon XFEL Modulator Zusammenarbeit
von Zeuthen und HH• Klystron und Transformator im Tunnel• Modulatoren in Gebäude an der Oberfläche
untergebracht• Modulator und Transformator sind durch vier 1,7 Km
lange Impulskabel verbunden• Test der Modulatoren in dem neuen Modulatorteststand
in Zeuthen
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Pulskabel
• 39 mm Durchmesser
• 52 cm min. Biegeradius
• 2700 Kg pro Km
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Pulskabel
• ~1,7 km Kabel für Verbindung Modulator Klystron
Seite 18Der Modulatorteststand am DESY, Zeuthen - Vorstellung des Projekts18.07.2006
Ablage der Pulskabel
• Für Testbetrieb ausgerollt
• Trasse wird noch festgelegt
Ablage der Pulskabel für Test in Hamburg
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Inhalt
• XFEL Projekt• Aufbau RF Station (PITZ)• XFEL Modulator• Modulator Teststand Halle• Teststand Automation
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XFEL Modulator
• Für den Bau der Modulatoren werden nach Möglichkeit 2-3 unabhängige Anbieter gesucht
• Öffentliche Ausschreibung• Einholen von 5 Angeboten für den Bau von
Prototypen• Auftragserteilung Prototypen an bis zu 3 Firmen• Testen der Geräte bei DESY, Zeuthen in Modulator
Teststand (neue Halle)• Auftragserteilung XFEL Modulatoren an 1-3 Anbieter
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XFEL Modulator
• XFEL Modulator komplexes System• Test des Gerätes in einem kompletten RF
System ist beim Hersteller nicht möglich• Durchführen exakter Messungen spezielle
Ausrüstung notwendig• Durchführen von Langzeittests• Anbindung an das Kontrollsystem (DOOCS)
vom XFEL• Ziel optimieren des Designs vor dem Bau
der zukünftigen XFEL Modulatoren
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XFEL-Modulator Anforderungen
• Ausgangsspannung max. 13 kV, Impulsbetrieb, regulierbar
• Ausgangsstrom max. 1800 A, regulierbar• Ausgangsstabilität 0.3%• Abmaße max.: 4m x 1.6m x 2m• Container, modularer Aufbau• Möglichst geringe Lärmbelastung &
Vibrationen (33 Modulatoren arbeiten synchron in einer Halle!)
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Seite 23Der Modulatorteststand am DESY, Zeuthen - Vorstellung des Projekts18.07.2006
Inhalt
• XFEL Projekt• Aufbau RF Station (PITZ)• XFEL Modulator• Modulator Teststand Halle• Teststand Automation
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Standort Teststand Halle
• Erweiterung der bestehenden Klystron Halle• Entstehende Fläche ca. 15m x 9m
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Teststand Halle
• Platz für zwei vollständige RF Anlagen
Unterbringung RF-Anlagen
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Unter der Halle
•Kellergeschoss, 1 bis 2 m Strahlenschutzbeton Wände
•Nutzung für zukünftige Experimente
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Seite 27Der Modulatorteststand am DESY, Zeuthen - Vorstellung des Projekts18.07.2006
Teststand Halle
• Möglichkeit zwei Modulatoren gleichzeitig zu testen
• Unterbringung Mess- und Teststand Equipment
Modulator
Transformator
Klystron
Kühlwassersystem
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Teststand Halle
Abstellplatz für dritten
Modulator
Teststand Racks
Ablagefläche
• Unterbringung Mess-und Teststand Equipment
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Bau der Teststand Halle
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Inhalt
• XFEL Projekt• Aufbau RF Station (PITZ)• XFEL Modulator• Modulator Teststand Halle• Teststand Automation
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Seite 31Der Modulatorteststand am DESY, Zeuthen - Vorstellung des Projekts18.07.2006
Teststand Automation
• Überprüfen der Spezifikationen• Langzeittest• Messdatenaufzeichnung• Aufstellen von Testszenarien• Betrieb des Modulators mit Klystron und RF• Untersuchung zur Stabilität Amplitude/Phase• Anbindung an das Kontrollsystem (DOOCS)
über Ethernet Schnittstelle
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Teststand Automation
•DOOCS Kontrollsystem
•Anzeigen von Statuszuständen
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Seite 33Der Modulatorteststand am DESY, Zeuthen - Vorstellung des Projekts18.07.2006
Teststand Automation
• LabVIEW• Messgeräte
Ansteuerung• Ablaufsteuerung• Automatisierung mit
NI TestStand• Datenaufzeichnung• Auswertung
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NI Teststand
• Festlegen von Testsequenzen
• Kombinieren von verschiedenen Testprogrammen und Testsequenzen
• Automatische Report Generierung
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Beispiel: ADC Test-Messung
• Testen eines ADC-Moduls für das Klystron Interlock• Automatisierte
Messdurchläufe
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Beispiel: ADC Test-Messung
• LabVIEW Testprogramm auf PC
• Telnet Dienst auf Interlock Controller bietet Ansteuerung des Analog Moduls an
• Interne Messung über Loopback DAC ADC
• Messen der realen Werte über Multimeter
HELP
ALPHA
SHIFT
ENTERRUN
DG ER FI
AJ BK CL
7M 8N 9O
DG DG DG
DG T 3U
0V .WX Y Z
TAB
% UTILIZATION
HUB/MAU NIC
2BNC4Mb/s
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Ausblick
• 30.09.06 - Abgabe der Angebote für den Bau der Modulator Prototypen
• 30.11.06 – Auswertung der Angebote, Auftragsvergabe für Entwicklung und Bau
• ca. 12 Monate Entwicklung der Prototypen (entsprechend der Angebote)
• bis Ende 2007 Aufbau Teststände• ca. 12 Monate Testzeit für die Prototypen bei
DESY, Zeuthen
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Vielen Dank für IhreAufmerksamkeit !