Freitag, 15. Januar 2016

Zur Übung : Cavity im PETRA-Tunnel vom HF-System abgekoppelt



Die Verfügbarkeit von PETRA-III soll im Jahresmittel mindestens über 95 % liegen. Im Vergangenen Jahr wurde knapp der Wert 95,1% erreicht. Ziel ist eine Verfügbarkeit von über 97 %. Konkurrenz-Maschinen (APS, ESRF, Spring8) geben ihre Verfügbarkeiten mit 98 % bis 99 % an. Der Unterschied zwischen 95 % und 97 % mag manchem vernachlässigbar erscheinen. Tatsächlich bedeutet 97 % Verfügbarkeit eine um 40% geringere Ausfallzeit gegenüber 95 % Verfügbarkeit! Die HF-Systeme gehören zur Spitzengruppe der Ausfallzeitproduzenten. Der Mittelwert 2011 bis 2014 beträgt knapp 30 Minuten Ausfallzeit pro Nutzerbetriebstag. Eine deutliche Verbesserung hätte einen großen Effekt auf die Verfügbarkeit von PETRA insgesamt.
Ziemlich genau die Hälfte der Ausfallzeit kommt durch seltene aber zeitintensive Einzelereignisse zustande. Sie treten etwa einmal pro Jahr auf, benötigen dann aber im Mittel zwei Tage zur Beseitigung. Hier besteht Potenzial Ausfallzeit durch verbesserte Vorgehensweise zu minimieren. In diesem Zusammenhang wurde die Möglichkeit des Abkoppelns einer nicht mehr betriebssicheren Cavity vom HF-System erprobt. Die Idee ist, mit einer abgekoppelten und dann nur noch passiv mitlaufenden Cavity, bei notfalls reduziertem Strahlstrom, die Zeit bis zum nächsten planmäßigen Service-Tag zu überbrücken.

In der nachstehenden Abbildung ist die Maßnahme prinzipiell dargestellt. Die Abbildung zeigt einen Ausschnitt der Hohlleiter-Leistungsverteilung mit drei angeschlossenen Cavities. Annahme: Cavity 2 sei nicht mehr betriebssicher, beispielsweise weil der HF-Einkoppler häufig überschlägt. Maßnahme: Die Hohlleiterverbindung zur Speiseleitung wird entfernt und der offene Hohlleiteranschluss der Cavity durch einen HF-Absorber abgeschlossen. Als nächstes wird in den Hohlleiterzweig zum Balance-Absorber des Hybrid-Kopplers eine Kurzschlussplatte eingebaut. Dann wird auch noch der offene Cavity-Speisezweig mit einen kurzen Hohlleiterstück bestimmter Länge und einer Kurzschlussplatte versehen. Durch geeignete Wahl der Hohlleiterlängen l3 und l4 wird erreicht, dass der Hybrid-Koppler zwischen den Anschlüssen 2 und 3 wie ein verlustloses und reflexionsfreies Leistungsstück wirkt.

Ausschnitt der Hohlleiter-Leistungsverteilung mit drei angeschlossenen Cavities. Cavity 2 wurde durch die rot dargestellten Maßnahmen von der Hohlleiter-Speiseleitung abgekoppelt.

  
Die folgenden Abbildungen zeigen die realen Verhältnisse vor Ort. Zur Abkopplung der Cavity benötigen zwei Mitarbeiter zwei Stunden.
 
Der offene Cavity-Speisezweig wurde bei dieser Übung mit einen kurzen Hohlleiterstück variabler Länge und einer Kurzschlussplatte versehen. Durch Variieren der Länge l3 konnte einerseits deren optimale Länge, andererseits auch die praktisch erforderliche Genauigkeit messtechnisch bestimmt werden.

 
Die Verbindung der Cavity zur Speiseleitung wurde geöffnet, cavity-seitig durch einen Absorber und speiseleitungsseitig durch eine Kurzschlussplatte verschlossen.

 
In den Hohlleiterzweig zum Balance-Absorber des Hybrid-Kopplers wurde eine Kurzschlussplatte eingebaut

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