Das HERA Verbeserungsprogramm

Präsentation zum Thema: "Das HERA Verbeserungsprogramm"—  Präsentation transkript:

1 Das HERA Verbeserungsprogramm
E. Negodin Beschleuniger-Betriebs-Seminar, September 2004, Grömitz

2 Beschleuniger-Betriebs-Seminar, 20-24 September 2004, Grömitz
HERA Verbesserungsprogramm Beschleuniger-Betriebs-Seminar, September 2004, Grömitz

3 HERA Verbesserungsprogramm
Technische Verbesserungsprojekte p-RF Systems e-RF Systems Injektion Systems Diagnostik Systems Vakuum System Kryogenic Systems Operationelle Verbesserungen Beschleunigerphysik Projekte Luminosität maximierung Protonenstrahl long. instabilität Positronenstrahlfragen Polarisationverbesserung Beschleuniger-Betriebs-Seminar, September 2004, Grömitz

4 Beschleunigerphysik Projekte
Es gibt Große Fortschritte im Verständnis und erreichter Luminosität. HERA Spitzenluminosität wurde verdoppelt. Trotzdem gibt es noch Faktor bis zu 1.2 in der Spitzenluminosität um durch größere Strahl-Ströme ( Ip x Ie = 5000 mA2  6000 mA2 ), durch Verbesserung des RF- System und Injektionssystem zu gewinnen; durch bessere Kontrolle des Strahlparameters Leptonenstrahl-Emittanz εxe bis zu 20 nm reduzieren (Maschine-Studienzeit ist benötigt) -weitere Unterdrückung von Satellitenresonanzen -alternative Arbeitspunkt Protonenstrahl-Emittanz εpN bis zu 20 μm reduzieren durch reduzierte Hourglass-Effekt (R  95%) zu gewinnen; Beschleuniger-Betriebs-Seminar, September 2004, Grömitz

5 Beschleunigerphysik Projekte
Emittanzaufweitung Beschleuniger-Betriebs-Seminar, September 2004, Grömitz Beschleunigerphysik Projekte Protonenstrahl Positronenstrahl Polarisation Technische Verbesserungsprojekte p-HF e-HF Injektion Diagnose Vakuum Kryogenic Operationelle Verbesserungen Messung und Kompensation des Injektions Beta Beats Reduzierung der damit verbundenen Emittanzaufweitung verwandt mit Strahlprofilschwingungsmonitor HERA-p (OTR) Laufend Man erwartet bis zu 2% Lumierhöhung

6 Beschleunigerphysik Projekte
Longitudinalen Multibunchinstabilitaten Beschleuniger-Betriebs-Seminar, September 2004, Grömitz Beschleunigerphysik Projekte Protonenstrahl Positronenstrahl Polarisation Technische Verbesserungsprojekte p-HF e-HF Injektion Diagnose Vakuum Kryogenic Operationelle Verbesserungen Bessere Kontrolle der Bunchlänge während Protonrampe konnte Hourglass-Effekt (jetzt eine Wirkung von ~10 %) reduzieren und die weitere Verminderung der Beta-Funktionen an den Wechselwirkungspunkten ermöglichen Unterdruckung der longitudinalen Instabilitäten Messungen und Analyse des Anstiegzeit Modenspectrum Spezifikationen für multibunch feedback Benötigt sind menschliche Arbeitskräfte

7 Beschleunigerphysik Projekte
Positronenstrahl Beschleuniger-Betriebs-Seminar, September 2004, Grömitz Beschleunigerphysik Projekte Protonenstrahl Positronenstrahl Polarisation Technische Verbesserungsprojekte p-HF e-HF Injektion Diagnose Vakuum Kryogenic Operationelle Verbesserungen Probleme: Nach dem beide Strahlen in Kollision gebracht, steigt plötzlich Protonenemmitanz (~10 Sekunden Emittanzverdopplungszeit): Ist noch nicht ganz verstanden Voraussichtlich verwandt mit Instabilen e-Srahl

8 Beschleunigerphysik Projekte
Positronenstrahl Beschleuniger-Betriebs-Seminar, September 2004, Grömitz Beschleunigerphysik Projekte Protonenstrahl Positronenstrahl Polarisation Technische Verbesserungsprojekte p-HF e-HF Injektion Diagnose Vakuum Kryogenic Operationelle Verbesserungen Möglichkeit bei 7GeV injizieren und den Strahl stabilisieren ? Injektionszeit Verringerung Strahlenbelastung der Experimente Verringerung Hauptsachlich Maschinenstudienzeit ist nötig BBA: Schaffung eines Referenzpunktes für die Magnetaufstellung als Referenz für die Drahtmessung circa 2% Lumierhöhung

9 Beschleunigerphysik Projekte
Polarization Beschleuniger-Betriebs-Seminar, September 2004, Grömitz Beschleunigerphysik Projekte Protonenstrahl Positronenstrahl Polarisation Technische Verbesserungsprojekte p-HF e-HF Injektion Diagnose Vakuum Kryogenic Operationelle Verbesserungen  PolarisationVerbesserung Kontinuierliche automatische Pol.Verbess. Routinemaessige Depolarization Absolute Kalibrierung der Polarisation Präzise Energiemessung

10 Technische Verbesserungsprojekte
Beschleuniger-Betriebs-Seminar, September 2004, Grömitz Technische Verbesserungsprojekte

11 Technische Verbesserungsprojekte
Beschleunigerphysik Projekte Protonenstrahl Positronenstrahl Polarisation Technische Verbesserungsprojekte p-HF e-HF Injektion Diagnose Vakuum Kryogenic Operationelle Verbesserungen Beschleuniger-Betriebs-Seminar, September 2004, Grömitz Technische Verbesserungsprojekte Protonen Hochfrequenzsysteme Stabilisierung der longitudinalen Multibunchschwingungen Verbesserung der low-level Kontrolle Implementierung, Test und Optimierung der Breitbandige Feedback-Systeme

12 Technische Verbesserungsprojekte
Beschleunigerphysik Projekte Protonenstrahl Positronenstrahl Polarisation Technische Verbesserungsprojekte p-HF e-HF Injektion Diagnose Vakuum Kryogenic Operationelle Verbesserungen Beschleuniger-Betriebs-Seminar, September 2004, Grömitz Technische Verbesserungsprojekte Leptonen Hochfrequenzsysteme RF Modulator scheme MT Crowbar Klystron 1 Drive RF out nom.1500kW GND 20W 4W Klystron 2 Capacitor Bank µF 2W -75 kV / 36A (nom.) from outdoor Klystron PS M1 M3 M5 M4 for diagnostics (MKK) M2 Beschleuniger-Betriebsunterbrechung Klystron Schutzsystem RF Modulator Verbesserungen Lumierhöhung bis ~3%

13 Technische Verbesserungsprojekte
Beschleunigerphysik Projekte Protonenstrahl Positronenstrahl Polarisation Technische Verbesserungsprojekte p-HF e-HF Injektion Diagnose Vakuum Kryogenic Operationelle Verbesserungen Beschleuniger-Betriebs-Seminar, September 2004, Grömitz Technische Verbesserungsprojekte Injection Systems Verbesserung der e-InjektionEffizienz Verbesserung des TransportwegMonitoring Additional BPMs Erwartungen: Reduzierung der Injektionszeit → Erhöhung der Lumiproduktion Optimierung der Strahlposition in der Phasenraum p-OTR-Monitor Erwartungen: Kompensation des Injektions Beta Beats Reduzierung der Emittanzaufweitung

14 Technische Verbesserungsprojekte
Beschleunigerphysik Projekte Protonenstrahl Positronenstrahl Polarisation Technische Verbesserungsprojekte p-HF e-HF Injektion Diagnose Vakuum Kryogenic Operationelle Verbesserungen Beschleuniger-Betriebs-Seminar, September 2004, Grömitz Technische Verbesserungsprojekte Diagnostics Systems dauernde Temperatur- und Deformierungkraft-Belastung ↓ präzise Kontrolle von Änderungen der Magnetposition Vervollständigung des Drahtsystems zuverlässige, sichere, schneller !!! Technische Verbesserungen des of the Kollimator-Systeme, e- and p-BPM Systeme Implementierung und Optimierung der SynchrotronLichtMonitors (e- und p-Strahl) Verbesserung der Lebensdauer Monitor

15 Technische Verbesserungsprojekte
Beschleunigerphysik Projekte Protonenstrahl Positronenstrahl Polarisation Technische Verbesserungsprojekte p-HF e-HF Injektion Diagnose Vakuum Kryogenic Operationelle Verbesserungen Beschleuniger-Betriebs-Seminar, September 2004, Grömitz Technische Verbesserungsprojekte Vakuum System Verbesserung des Vakuums der HF-Strecken in HERA-e: Erhöhung der Saugleistung von Pumpen Leitwerte von Rohr und Blende Verbesserung der Absorber 4

16 Technische Verbesserungsprojekte
Beschleunigerphysik Projekte Protonenstrahl Positronenstrahl Polarisation Technische Verbesserungsprojekte p-HF e-HF Injektion Diagnose Vakuum Kryogenic Operationelle Verbesserungen Beschleuniger-Betriebs-Seminar, September 2004, Grömitz Technische Verbesserungsprojekte Kryogenic Systems Zuverlässigkeit und Sicherheit der Komponenten (manche Komponenten sind zu alt) Upgrade des Kryogenic System (Kompressoren und Steuerung) Preventing improvement

17 Technische Verbesserungsprojekte
Beschleunigerphysik Projekte Protonenstrahl Positronenstrahl Polarisation Technische Verbesserungsprojekte p-HF e-HF Injektion Diagnose Vakuum Kryogenic Operationelle Verbesserungen Beschleuniger-Betriebs-Seminar, September 2004, Grömitz Technische Verbesserungsprojekte Operations and Controls Die Effizienz der Operation muss verbessert werden menschlicher Faktor “kostet” etwa 10% von LUMI Jahr 2004: ca. 140 Ausfälle wegen operationelle Fehler Operationelle Prozeduren noch zu verbessern: p-Orbit-Feedback, automatische p-Tune-Steuerung Vereinfachung und Beschleunigung des injektions- und Rampe-verfahren Permitsystem

18 Summary rich program with more than 70 items, the most important ones being:
Beschleuniger-Betriebs-Seminar, September 2004, Grömitz Proton RF Systems Improved low-level controls /2/.5 PJ M€ Suppression of long. instability Injection Systems Improved monitoring /0.2/0.2 PJ M€ Collimation Systems increased reliability /0.25/0.2 PJ M€ Diagnostics Systems improved monitors (BPM, SR) /0.3/0.1 PJ M€ wire system RF-Controls p-RF freq. control, etc /0.25/0.25 PJ M€ Vacuum System better pumping in RF sections /0.5/1.0PJ M€ Power Supply Systems add‘l Ps for spin matching /0.3/0.2 PJ M€ e-RF Systems RF Modulator /0.5/.95 PJ M€ Cryogenic Systems compressor and controls upgr /0.5/1.5 PJ M€ Summe: PJ @ M€ (add’l only) M€