Montag, 31. Dezember 2012

PETRA-III, das dritte Betriebsjahr 2012


Ende Oktober des Vorjahres traten wiederholt Probleme mit Hochspannungsüberschlägen innerhalb von Kabelsteckverbindungen auf. Es gab Hinweise, dass die für PETRA-III neu beschafften HV-Kabel, mit den herstellerseitig konfektionierten HV-Steckern, nicht exakt zu den alten HV-Buchsen der Klystrons passten. Eine genauere Untersuchung im Januar 2012 bestätigte diesen Sachverhalt. Durch ungenaue Passung der Stecker-Buchse-Kombinationen konnten sich felderhöhende Luftspalte zwischen Innen- und Außenleiter öffnen und HV-Überschläge auslösen. Nachdem alle 32 Stecker-Buchse-Kombinationen zerlegt und nachbearbeitet worden waren, wurden keine derartigen Ereignisse mehr registriert.


Ende November bis Mitte Dezember des Vorjahres fielen während des 60- und 40-Bunch-Betriebes nacheinander bei drei Feedback-Cavities die Leistungsanzeigen der Zirkulator-Absorber aus. Die Ursache wurde bei den beteiligten Zirkulatoren, HF-Absorbern und Messstellen gesucht, aber nicht gefunden. Erst eine genauere Inspektion im Januar brachte die Ursache ans Licht. Die auf einer Kabelpritsche verlegten Verbindungskabel zwischen den Zirkulatoren und den HF-Absorbern waren an mehreren Stellen geschmolzen. Die Kabel wurden durch stärkere ersetzt.
Kurz nach Wiederanlauf im Ende Februar ging der Zirkulator von Feedback-Cavity FB-Cy8 kaputt und zog auch die up- und downstream gelegenen Kabelverbindungen sowie einen Leistungsteiler in Mitleidenschaft. Daraufhin wurde die Anzahl der Zirkulatoren, der zugehörigen Dämpfungskabel und HF-Absorber an allen Feedback-Cavities verdoppelt, um die Leistungsbelastung der einzelnen Komponenten zu reduzieren.
Die Cavity SR_Cy3 fiel seit einem kräftigen Gasausbruch vor knapp zwei Jahren extrem häufig über das Einkoppler-Licht-Interlock aus. Eine Ursache konnte nicht ermittelt werden. Deshalb wurden in der April-Servicewoche radikal sowohl der Einkoppler als auch beide Plunger ausgetauscht. Damit war das Problem beseitigt. Verursacher war höchstwahrscheinlich Plunger 1, da er verdächtige Überschlagspuren und Oberflächenverfärbungen aufwies. Plunger 2 und Einkoppler machten dagegen optisch einen einwandfreien Eindruck.
In der April-Servicewoche wurde ebenfalls damit begonnen, das im März des Vorjahres entdeckte Problem der fehlerhaft konfektionierten HF-Signalkabel zu beheben. Dazu mussten sukzessive alle 200 HF-Stecker an den 12 Cavities erneuert werden.

Anfang August kam es im 240-Bunch-Betrieb zu einem plötzlichen Vakuumdruckanstieg mit Interlock-Auslösung bei SL_Cy2. Eine Helium-Lecksuche erbrachte keinen Befund. Da der Einkoppler schon bei etwas über 20 kW Koppler-Vorlaufleistung deutlich zu leuchten begann, wurde entschieden den Einkoppler auszutauschen. Das anschließende Evakuieren gestaltete sich nach dem Wiedereinschalten der Getterpumpen – 10 Stunden nach dem Einkoppleraustausch - ungewöhnlich. Es zeigte sich über die folgenden ca. 10 Stunden keine klare Druckverbesserung. Auch eine erneute Helium-Lecksuche blieb ohne Erfolg. Es gab schwache Indizien für ein mögliches Vakuumleck in einem Plunger-Kühlkreis. Daraufhin wurden beide Plunger-Kühlkreise der betroffenen Cavity entwässert und über Nacht mit Heißluft getrocknet. Auch nach dieser Maßnahme war kein Leck auffindbar. Da der Maßnahmenkatalog erschöpft war, konnte nur noch versucht werden unter den gegebenen Bedingungen irgendwie wieder in Betrieb zu kommen. Vom frühen Nachmittag bis zum nächsten Morgen wurde langsam und vorsichtig die HF-Leistung hochgefahren und dann über ca. 6 Stunden langsam die Strahlintensität erhöht. Der Vakuumdruck sank in diesem Zeitraum langsam von 8*10-7 auf 2*10-7mbar. Rund 80 Stunden nach Auftreten des Vakuumproblems lief wieder der Strahlbetrieb. Da keine Ursache für das Vakuumproblem gefunden wurde, blieb ein ungutes Gefühl. Seither wurde bei dieser Cavity allerdings kein nennenswertes Ereignis mehr verzeichnet.





Das Problem der seit 2009 nur provisorisch HF-Dichtband abgeklebten WGS konnte im September endlich gelöst werden. Da kein geeignetes kommerzielles Produkt gefunden werden konnte, wurde eine simple und wirkungsvolle eigene Lösung ersonnen. Aus Kohlefasergewebe wurden Bürsten gefertigt und so an die WGS-Körper angeschraubt, dass die Bürstenhaare die in den Hohlleiter ein- und ausschiebbare Kurzschlussplatte kontaktieren und so die HF-Leckspalten elektrisch überbrücken.


Seit Januar wurden sukzessive die Einkoppler und Hohlleiter-Übergänge „Doorknobs“ umgerüstet, um die HF-Felder im Bereich der Vakuumfenster der Einkoppler  zu reduzieren. Im Dezember war die Maßnahme abgeschlossen. Sie reduzierte die HF-Verluste der Vakuumfenster um rund 1/3. Der erhoffte positive Einfluss auf die Rate der ṙ-Interlocks war jedoch nicht erkennbar.

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