WIR SCHAFFEN WISSEN – HEUTE FÜR MORGEN SwissFEL Projekt DRPS Commissioning Workshop 21.03.2016 – conceptual approach Eike Hohmann, Elisa.

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1 WIR SCHAFFEN WISSEN – HEUTE FÜR MORGEN Dosisüberwachung @ SwissFEL Projekt DRPS Commissioning Workshop 21.03.2016 – conceptual approach Eike Hohmann, Elisa Musto, Ronald Dettwiler

2 Dosisleistungsüberwachung @ SwissFEL: Randbedingungen und Projektziele Projektstruktur und Systemintegration Zeitplan Aber …….. Inhalt Page 2

3 Die Abschirmung wurde in einer sehr frühen Phase definiert:  Um gesetzlich geforderte Richtwerte einzuhalten, darf ein totaler Strahlverlust nicht länger als 1 s dauern  Strahlenschutzmesstechnik muss direkte Auswirkungen auf den Betrieb besitzen Angrenzende Areale sind keine kontrollierten Zonen und frei zugänglich:  Verringerung der gesetzlichen Richtwerte um einen Faktor 100  Bisheriges Messkonzept nicht anwendbar Gepulste Zeitstruktur des Primärstrahls:  Nicht mit der derzeitig verwendeten Messtechnik möglich Randbedingungen Page 3 Full beam loss @ SwissFEL

4 Ziel des Projekts: Ein Signal zur Weitergabe innerhalb einer Sekunde an Sicherheitselemente des SwissFEL zu generieren, falls die gesetzlichen Richtwerte ausserhalb des Tunnels überschritten werden Herausforderungen:  Bestimmung der Ortsdosisleistung ausserhalb des Tunnels durch Messung der durch Neutronen hervorgerufenen Dosisleistung innerhalb des Tunnels (sehr weiter Dynamikbereich in Bezug auf Energie und Intensität)  Kalibrierung für Messungen an einem anderen Ort und deren Verifikation  Klassifizierung als Sicherheitssystem  Keine Erfahrung bisher am PSI vorhanden! Lösung dieser Herausforderungen sind dem BAG vor die Betriebsbewilligung nachzuweisen „Last line of defense“ – neben dem PSYS das einzige Sicherheitssystem MPS übernimmt keine Sicherheitsfunktionen Projekt „Dose Rate Protection System DRPS“ Page 4

5 Modularer Aufbau des DRPS Page 5

6 Infrastruktur und Layout (HE93) Page 6 Racks (0.5) reserviert über die gesamte Tunnelläge Dediziertes Netzwerk (Glassfaser & Kupfer) mit Anschlussmöglichkeiten in allen angrenzenden Räumen Via Kupfer zum PSYS Über Patchpanel werden die Detektoren im Tunnel angeschlossen DRPS Master

7 Projektleitung: Eike Hohmann  Teilprojekt Detektoren: Elisa Musto  Teilprojekt Datenaufnahme und Erfassung (DAEQ): Ronald Dettwiler  Teilprojekt Archivierung und Visualisierung: Elke Zimoch  Teilprojekt Anbindung GLS: Daniel Kramer  Infrastruktur (Kabel/Rackzuordung): Emanuel Hüsler  Koordination mit dem BAG: Rüdiger Scheibl Die Netzwerkverbindung ist Teil des Sicherheitssystems und somit exklusiv genutzt und vom DAEQ breitgestellt (Die Unterstützung durch AIT war/ist willkommen!) Teilprojekte und Zuständigkeiten Page 7

8 Bisher am PSI verwendete Kalibrierprozedur (im BAG Aufsichtsbereich)  Grundkalibrierung und Überprüfung der Funktion (und Alarmgeneration) mit radioaktiven Quellen in den Referenzfeldern der PSI-Eichstelle  Periodische Funktionsprüfung vor Ort mit definierten Akzeptanzkriterien  Separat für jeden Detektor SwissFEL:  Keine Referenzfelder für gepulste Strahlung (mit Neutonenergien erwartet bei SwissFEL) verfügbar  Alarmgeneration und Weiterleitung zentral  Bisherig angewendete Prozeduren nur teilweise verwendbar  “in-field”- Kalibration und Verifikation während des Commissionings Kalibrierung des DRPS Page 8

9 Schritt 1:  Einteilung von SwissFEL in Klassen mit vergleichbarer Abschirmung (z. B. Abschirmung ohne “Löcher”, Lüftungsdurchbrüche,…)  Heilige Liste der Durchführungen von Rüdiger Scheibl  Grundkalibrierung jeder Klasse durch Monte Carlo-Methoden Schritt 2:  Benchmark der Kalibrierung jeder Klasse durch Messung ausserhalb mit einem geeigneten Referenzmessinstrument (mit anderer Methode der Datenverarbeitung)  Bestimmung von positionsabhängigen Alarmschwellen Schritt 3:  Überprüfung der Alarmschwellen während unterschiedlicher Betriebsmodi des SwissFEL: Normal, Unfall, Diagnose  Zeitaufwändig und nur bei dedizierten Strahlzeiten möglich!  Notwendig für die Bewilligung durch das BAG “in-field”-Kalibrierung: Page 9

10 Für die Inbetriebnahme wird noch kein DRPS zur Verfügung stehen Bisher bedeutet dies mehrere Phasen für die Inbetriebnahme des DRPS:  Phase 0: Verwendung von 2 Detektoren (GUN und Injector-Beamdump, die direkt mit dem PSYS verbunden sind sowie Limitierung der Strahlparameter  Phase 1: Verwendung von 2 Detektoren (GUN und Haupt-Beamdump, die direkt mit dem PSYS verbunden sind sowie Limitierung der Strahlparameter  Phase 2: Inbetriebnahme und Kalibrierung des DRPS (Detektorpositionierung, Anpassungen, ….) mit limitierten Strahlparametern  Phase 3: DRPS abgenommen und in Betrieb  Phase 4: Optimierung an betriebliche Erfahrung Inbetriebnahme Page 10 20162017 345678910111212 Teilprojekt Detektoren Einspruchsfrist WTO Lieferung Detektoren (05 Einheiten) +1M Lieferung Detektoren (30 Einheiten) +5M Meilenstein Detektoren einsatzbereit und abgenommen Teilprojekt Datenaufnahme und Verarbeitung Einspruchsfrist WTO Lieferung Konzept und Freigabe durch BAG + 3M Umsetzung Konzept und Installation am PSI +4M + Abnahme Meilenstein: DAEQ einsatzbereit und abgenommen

11 Neue  Systemarchitektur und Funktionalität  Detektortypen und Kalibrierung  Beschleuniger Das gesamte Konzept beruht auf Annahmen, die experimentell validiert werden müssen (und Anpassungen erforderlich machen können)  Bsp: Grundausbaustufe: Zwei Alarmarten Fast bei Unfall und „Moving“ bei Normalbetrieb Einzelne Tätigkeiten (Überprüfung der Kalibrierung und der Abschirmung) sind durch das BAG vorgegeben und massgeblich für die Bewilligungsphasen (Der Strom für die Inbetriebnahme ist das DRPS für die Bewilligung durch das,,.,,BAG………) Das DRPS muss mit SwissFEL wachsen und benötigt.. ausreichend.. dedizierte Messzeit (viele Szenarien sind zu überprüfen und zu optimieren) Neben dem PSYS einziges Sicherheitssystem @ SwissFEL Aber …….. Page 11

12 Wir schaffen Wissen – heute für morgen Page 12 Wir schaffen Sicherheit – heute für morgen Projekt Dosisüberwachung @ SwissFEL (DRPS):  Neben dem PSYS einziges Sicherheitssystem @ SwissFEL  Funktional als Sicherheitssystem erwartet (frühestens) ab 2017/01  Alternative für die Inbetriebnahme bereits am PSI vorhanden  Durch Anforderungen des BAG (und Knowhow-Aufbau) ausreichend dedizierte Strahlzeit notwendig  Zeitnaher Start der Umsetzung Teilprojekt Archivierung und Visualisierung notwendig Vielen Dank für die bisherige (und zukünftige) Unterstützung und Aufmerksamkeit!