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SIS100 QP-Dublett: Status und nächste Aufgaben Inhalt: Beteiligte Fachgebiete und Mitarbeiter Varianten der QP – Dublett Module Entwicklungsstatus Weitere.

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1 SIS100 QP-Dublett: Status und nächste Aufgaben Inhalt: Beteiligte Fachgebiete und Mitarbeiter Varianten der QP – Dublett Module Entwicklungsstatus Weitere Aufgaben Ausblick bis

2 Beteiligte Fachgebiete und Mitarbeiter Sextupole Magnet SMS: K. Sugita QP Magnet SMS: E. Fischer Collimator Synchrotrons: L. Bozyk Steering Magnet SMS: K. Sugita Beam position monitor SD: P. Kowina Träger und Aufhängung SMS: J. P. Meier Kryostat SMS: J.P. Meier Bus Bar System SMS: E. Floch Kryogene Versorgung KMT: M. Kauschke Verantwortlichkeiten für Teilgewerke des QP-Dublett Moduls, Stand (am Beispiel der Konfigurationsvariante 3-F2) Weitere Teilgewerke und Aufgabengebiete: Strahlrohr: Vakuum-Systeme, S. Wilfert Vermessung & Justage: KMT, I. Pschorn Systemintegration: SMS, J.P. Meier SL Kabel: SMS, H. Mueller Stromzuführungen SMS: H. Raach Kalt-Warm-Übergang SMS: J. P. Meier Weitere Mitarbeiter aus anderen Abteilungen: Konstruktion Kryostattechnik: ZT, G. Hess Konstruktion Magnettechnik: ZT, J. Macavei Aktueller Stand. Ohne Anspruch auf Vollständigkeit

3 Varianten der QP – Dublett Module 11 Varianten von QP – Dublett Modulen Typ 1-F1: Modul in der Geraden mit Typ F1 fokussierendem QP-MagnetF1+STBPM+QD Typ 1-F2: Modul in der Geraden mit Typ F1 fokussierendem QP-MagnetF2+STBPM+QD Typ 2-F2: Modul am Bogenende entgegen der Strahlrichtung (US)MC+F2+STBPM+QD Typ 3-F1: Modul in der Bogensektion mit Typ F1 fokussierendem QP-MagnetBPM+F1+STCOLQD+CV Typ 3-F2: Modul in der Bogensektion mit Typ F2 fokussierendem QP-MagnetBPM+F2+STCOLQD+CV Typ 4-F1: Modul in der Bogensektion mit Typ F1 fokussierendem QP-MagnetCH+F1+STCOLQD+BPM Typ 4-F2: Modul in der Bogensektion mit Typ F2 fokussierendem QP-MagnetCH+F2+STCOLQD+BPM Typ 5-F2: Modul in der Bogensektion mit Typ F2 fokussierendem QP-MagnetBPM+F2+STCOLQD Typ 6-F1: Modul am Bogenende in Strahlrichtung (DS)BPM+F1+STCOLQD+MC Typ 7-F1: Injektions ModulBPM+F1+STCOLQD+MC Inj. QFInj. QD Typ 8-F2: Extractions ModulMC+F2+STBPM+QD Ext. QFExt. QD Strahlrichtung! Geräte Konfiguration Abkürzungen: F1, F2:QP-Magnet, fokussierend Typ F1 bzw F2BPM:Beam Position Monitor QD:QP-Magnet, defokussierendCH, CV:Chomaticity Sxtupole, horizontav bzw. vertikal ST:Steering MagnetCOL:Kollimator Inj. bzw. Ext. QF, QD: Injektions- bzw. Extraktions QP, fokussierend bzw. defokussierend

4 Entwicklungsstatus Status der CAD – Modelle: Unvollständig Status der CAD – Modelle:Typ 1-F1 und 1-F2 Unvollständig Anstehende Arbeiten: -Detaillierung thermischer Schild -Detaillierung Bus Bar System -Planung und Detaillierung der Bypass Line Anbindung -Planung und Detaillierung der Träger Kühlung -Planung und Modellierung elektrischer Kabel und Leitungen -Detaillierung der Strahlrohr Kompensation -Planung und Modellierung der kryogenen beschaltung der Geräte -Detaillierung der Stromzuführungen -Abbildung aller Varianten SAP Zg. Nr.: MAG-000-E Derzeit nur ein Modell für zwei Varianten! Strahlrichtung!

5 Entwicklungsstatus Status der CAD – Modelle: Unvollständig Status der CAD – Modelle:Typ 3-F1, 3-F2, 4-F1, 4-F2 und 5-F2 Unvollständig Anstehende Arbeiten: -Detaillierung thermischer Schild -Detaillierung Bus Bar System -Planung und Detaillierung des Vorlaufs für die Strahlrohrkühlung -Planung und Detaillierung der Träger Kühlung -Planung und Modellierung elektrischer Kabel und Leitungen -Detaillierung der Strahlrohr Kompensation -Planung und Modellierung der kryogenen Beschaltung der Geräte -Detaillierung der Stromzuführungen -Abbildung aller Varianten Strahlrichtung! SAP Zg. Nr.: MAG-000-E Derzeit nur ein Modell für fünf Varianten!

6 Entwicklungsstatus Status der CAD – Modelle: Unvollständig Status der CAD – Modelle:Typ 2-F2 Unvollständig Anstehende Arbeiten: -Detaillierung thermischer Schild -Detaillierung Bus Bar System -Planung und Detaillierung der Bypass Line Anbindung -Planung und Detaillierung des Vorlaufs für die Strahlrohrkühlung -Planung und Modellierung elektrischer Kabel und Leitungen -Detaillierung der Strahlrohr Kompensation -Planung und Modellierung der kryogenen Beschaltung der Geräte -Detaillierung der Lagerung des Multipols -Detaillierung der Stromzuführungen Strahlrichtung! SAP Zg. Nr.: MAG-000-E

7 Entwicklungsstatus Status der CAD – Modelle: Unvollständig Status der CAD – Modelle:Typ 6-F1 Unvollständig Anstehende Arbeiten: -Detaillierung thermischer Schild -Detaillierung Bus Bar System -Planung und Detaillierung der Bypass Line Anbindung -Planung und Detaillierung des Vorlaufs für die Strahlrohrkühlung -Planung und Modellierung elektrischer Kabel und Leitungen -Detaillierung der Strahlrohr Kompensation -Planung und Modellierung der kryogenen Beschaltung der Geräte -Detaillierung der Lagerung des Multipols -Detaillierung der Stromzuführungen Strahlrichtung! SAP Zg. Nr.: MAG-000-E

8 Entwicklungsstatus Status der CAD – Modelle: Status der CAD – Modelle:Typ 7-F1 Anstehende Arbeiten: -Planung und Detaillierung der Bypass Line Anbindung -Planung und Detaillierung des Vorlaufs für die Strahlrohrkühlung -Planung und Modellierung der kryogenen Beschaltung der Geräte -Detaillierung der Stromzuführungen Laufende Arbeiten -Überprüfung bzw. Neuerstellung des Träger- und Aufhängungskonzeptes - Detaillierung thermischer Schild - Detaillierung Bus Bar System -Planung und Modellierung elektrischer Kabel und Leitungen -Detaillierung der Strahlrohr Kompensation -Detaillierung der Lagerung des Multipols SAP Zg. Nr.: S13-V01-XXX Strahlrichtung!Unvollständig Derzeit in Arbeit bei Fa. Bruker

9 Entwicklungsstatus Status der CAD – Modelle: Status der CAD – Modelle:Typ 7-F1 SAP Zg. Nr.: S13-V01-XXX Strahlrichtung!Unvollständig Anstehende Arbeiten: -Überprüfung bzw. Neuerstellung des Träger- und Aufhängungskonzeptes - Detaillierung thermischer Schild - Detaillierung Bus Bar System -Planung und Modellierung elektrischer Kabel und Leitungen -Detaillierung der Strahlrohr Kompensation -Detaillierung der Lagerung des Multipols -Planung und Detaillierung der Bypass Line Anbindung -Planung und Detaillierung des Vorlaufs für die Strahlrohrkühlung -Planung und Modellierung der kryogenen Beschaltung der Geräte -Detaillierung der Stromzuführungen

10 Weitere Aufgaben Status – Kryostat Entwicklung (JPM, ) Kryostat Vakuum Behälter -Es liegen detaillierte Entwürfe vor -Es existieren keine Rechnungen zur Festigkeit Thermischer Schild -Es existiert ein grundlegender Entwurf (entkoppelter Vorlauf) Kalt-Warm-Übergänge -Es existieren zwei Prototypen des Strhalrohr-Kalt-Warm-Überganges, welche bereits mehrfach im Einsatz waren -Eine optimierte Version ist spezifiziert und wird mit dem nächsten Dipol-Magnet geliefert (2 Stk.) -Für die Anpump-Kalt-Warmübergänge existieren nur erste Entwürfe Systemintegration -Es existiert derzeit keine eigene Nomenklatur für die QP-Dublett Module -Die He – Leitungsträger existieren nur als Entwurfsversion ohne besondere Berücksichtigung korrekter Kontraktionskompensation -Die Fest–Loslager–Konfiguration der kalten Masse ist grundlegend geplant ohne weitere Detaillierung -Die Fixpunkte der Strahlrohre wurden geplant -In einer ersten Simulation wurde das Kontraktionsverhalten der Strahlrohre in der kalten Masse untersucht -Für das Träger-Konzept liegt ein fundierter Entwurf vor. Es wurden noch keine mechanischen Berechnungen hierzu vorgenommen -Das Konzept der Kalte-Masse-Aufhängung liegt vor und ist grundsätzlich durch mehrere Tests am DP-Modul bestätigt -Die Strahlrohrkompensation liegt in einem fragwürdigen Konzept vor. -Für die Bus Bar Kompensation gilbt es einen bisher nicht bestätigten groben entwarf -Das Kryostat – Kompensationssystem liegt als entwarf vor -Eine erste Studie zur Positions- und Lagestabilität der kalten Masse ist in Planung -Es gibt bisher keinen Entwurf für das Überdruck-Sicherheitssystem des Kryostaten -Es existiert keine Planung für Sensoren und Aktuatoren

11 Weitere Aufgaben Status – Montage- und Justage Prozess (JPM, ) Es existiert ein erste Vorschlag zum Montage – Konzept Ein konkreter Vorschlag zum Justage-Konzept ist nicht bekannt Anstehende Arbeiten - Kryostat Entwicklung (JPM, ) Kryostat Vakuum Behälter - Die Entwürfe der unterschiedlichen Kryostat-Vakuumbehälter müssen auf mechanische Stabilität geprüft werden Thermischer Schild - Berechnung des Abkühlverhaltens und der Temperaturverteilung - Detaillierung des Service-Port Schildes - Entwurf des Kühlschemas und der Verrohrung des Service-Port Schildes - Entwurf der Superisolation Kalt-Warm-Übergänge - Die vorhandenen Messdaten müssen Ausgewertet werden - Prototypen müssen in einer beschleunigten Lebensdauerprüfung unter kryogenen Bedingungen getestet werden - Die finale Spezifikation muss erstellt werden - Die Anpump-Kalt-Warm-Übergänge müssen grundsätzlich detailliert entwickelt werden Systemintegration - Die Nomenklatur für die QP-Dublett-Module muss entwickelt werden - Das Trägersystem der He-Leitungen muss unter Aspekten der Kompensation und Stabilität optimiert werden - Die Loslager der Magnete in der kalten masse müssen korrekt dimensioniert (Verklemmfrei und stabil) werden - Die Fixierung der Strahlrohre und deren Kompensationskonzept muss überarbeitet und detailliert werden - Das Design des Träger-Systems muss detailliert und mit geeigneten Methoden auf Stabilität geprüft werden. - Das Aufhängungskonzept und dessen thermische Abfangungen müssen im detail ausgelegt werden - Für das Gesamtsystem muss ein Untersuchung zur Positions- und Lagestabilität vorgenommen werden

12 Anstehende Aufgaben – Montage- und Justage Prozess (JPM, ) Die Montage- und Justage Prozesse müssen vollständig erarbeitet und werden Anstehende Aufgaben – Überdruck-Sicherheitssystem (JPM, ) Das Überdruck-Sicherheitssystem muss für den Gesamtem SIS100 und für dessen einzelne Module erarbeitet werden Weitere Aufgaben Anstehende Arbeiten - Strahlrohr-Entwicklung (S. Wilfert, ): Konzeptionierung der Anbindungen an die Kühlleitungen Detaillierung der Anbindung an BPM Überprüfung und Detaillierung des Kompensations-Konzeptes Untersuchung - des Abkühlverhaltens und Temperaturverteilung - der magnetischen Feldqualität unter Einfluss der Strhalrohr-Kühlrohre - der strukturmechanischen Integrität unter verschiedenen Betriebsbedienungen Status – Beam Position Monitor (P. Kowina, ): Seit existiert ein Prototyp des BPM Es existiert ein CAD – Modell welches in den QP – Dublett Modulen integriert ist Es existieren erste Konzepte zur Anbindung BPM – Strahlrohr und QP - Joch Anstehende Arbeiten – Beam Position Monitor (P. Kowina, ): Testen des Prototypen Detaillierung der Anbindung an Strahlrohr und QP – Joch Die Installation und Reinigung des BPM muss entwickelt und geplant werden

13 Weitere Aufgaben Status – Kollimator (L. Bozyk, ): Seit 2011 existiert ein erfolgreich getesteter Prototyp des Kollimators Es existiert ein konzeptionelles CAD – Modell welches in den QP – Dublett Modulen integriert ist Anstehende Arbeiten – Kollimator (L. Bozyk, ): Anpassung des aktuellen Kollimatorkammer-Entwurfs zur Optimierung der Integrierbarkeit im QP-Dublett-Modul Entwicklung der Kühlung (Kollimator Block: 50-80K, Kammer: 4.5K) Optimierung und Detaillierung der Anbindung an den Träger Optimierung der Anbindung an das Strahlrohr und der Kontraktions-Kompensation Planung und Implementierung der Signalkable und der Signal-Durchführungen Status - Chromaticity Sextupole Magnet (KS, ) Es existiert ein Design-Vorschlag seitens GSI GSI wird eine Spule zur Fertigung eines Prototyp-Magneten an JINR liefern GSI bereitete eine Spezifikation für ein Ausschreibungsverfahren vor Status - Steering Magnet (KS, ) Es existiert ein vorläufiger Design-Vorschlag seitens GSI Status - SL-Kabel (KS, ): Es existiert ein Design-Vorschlag: Nuclotron – Kabel mit isolierten Einzelleitern Anstehende Aufgaben - SL-Kabel (KS, ): Produktion des Kabels Testen des Kabels Entwicklung, Prototypenfertigung und testen eines SL-Kabels mit Einzelleiterverbindung

14 Weitere Aufgaben Anstehende Aufgaben – Korrektor-Magnetentwicklung (KS, ): Detaillierung Fertigstellung der CAD-Modelle und Zeichnungen der Korrektor-Magnete zur Ausschreibungsreife (nach Kabel-Test) Status – Bus Bar System (ErF, ): Es existieren nur wenige kryo-elektrische Schaltpläne für das Bus Bar System Anstehende Aufgaben - Bus Bar System (ErF, ): Die QP-Magnet Anschlusskonfiguration muss definiert werden (Typ I: Inner connection, Typ O: outer connection) Die Bus Bar Struktur muss Entwickelt werden unter Berücksichtigung der Anforderungen des Magnet-Testing Die kryo-elektrische Beschaltung aller QP-Dublett Module muss entwickelt und dokumentiert werden Entwickelt und Dokumentation der SL-Kabel-Verlegung zur Versorgung der Korrektor-Magnete für alle QP-Dublett Module Entwickelt und Dokumentation der kryo-elektrischen Schnittstellen zu den Bypass – Leitungen für alle QP-Dublett Module Vollständige Quench Rechnung für den neuen 3-lagigen QP – Spulentyp. Status - Lokale Stromzuführung (HR, ) Es existiert ein grobe Bauraummodell der lokalen Stromzuführungen Anstehende Aufgaben – Lokale Stromzuführung (HR, , ErF, ): Auslegungsrechnung Entwicklung des mechanischen Designs Erstellung der Spezifikationen Planung des Regelungssystems und der Rack - Aufstellung

15 Weitere Aufgaben Status - Kryogenik Es existiert keine Planung der kryogenen Beschaltung der QP-Dublett Module AnstehendeAufgaben – Kryogenik Anstehende Aufgaben – Kryogenik Planung und Dokumentation kryogenen Beschaltung zur - Magnet Kühlung, - Bus bar Kühlung, - Kollimator Kühlung (bei 4.5 K und 50 – 80 K), - Strahlrohr Kühlung, - Träger Kühlung, - Schildkühlung. Planung und Dokumentation der Rohrleitungsverlegung für genannte Zwecke Planung und Dokumentation der kryogenen Schnittstellen zu den Bypass Leitungen

16 Ausblick bis Aufgaben die voraussichtlich bis erledigt oder teilweise erledigt werden können Detaillierte Desing-Studie des Injektions-Moduls (Bruker) Stabilitäts-Studie (teilweise) Erstellung von CAD-Modellen und Zeichnungen der Entwürfe aller QP – Modul Varianten Entscheidung über die Konfiguration der BUS Bars (I-Typ, O-Typ) Erstellen einer Arbeitsversion der detaillierten Spezifikation der QP-Dublett des SIS100 Beschleunigers Entwurf der Träger - Kühlung Entwurf der Kollimator – Kühlung (50 – 80 K) Die Fertigstellung jeglicher anderer Aufgabe kann aufgrund der Personalsituation und der äußerst vitalen Prioritäten-Politik des FAIR - Projektes nicht voraus gesagt werden.


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