Desy beschleuniger
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DESY Beschleuniger. Reinhard Brinkmann - M- 1. September 2014 Herzlich willkommen zur Versammlung des M- Bereichs !. Übersicht unserer grossen Aktivitäten. Fertigstellung laufende grosse Projekte. Konsolidierung des Betriebs. Verstärkte F&E, neue Ideen, Kooperationen.

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DESY Beschleuniger .

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Presentation Transcript


DESYBeschleuniger.

Reinhard Brinkmann -M-

1. September 2014

HerzlichwillkommenzurVersammlungdes M-Bereichs!


Übersicht unserer grossen Aktivitäten

Fertigstellung laufende grosse Projekte

Konsolidierung des Betriebs

Verstärkte F&E, neue Ideen, Kooperationen

Kein neues Großprojekt bis 2020!

2013

2014

2015

2016

2017

2018

2019

2020

distributed ARD Testfacility?

Aufbau SINBAD

FLASH1 user

FLASH2 user

PETRA-III user

Proposal FLASH CW?

Proposal PETRA-IV?

1st beam XFEL linac

XFE lasing

1st beam XFEL injektor

[email protected]

Beteiligung ILC??

ARD Programm in HGF-PoF3 etabliert


PETRA-III (Leitung: Rainer Wanzenberg)

  • 4 JahreerfolgreicherNutzerbetrieb

  • Entwurfsparametererreicht

  • Umstellung von Positronen auf Elektronen 2012/13 sehrreibungslos

    • VorteilebeiStrahldynamik

    • EinfachererBetrieb & wenigerAktivierung in LINAC-II

  • Betriebszuverlässigkeitknapp 95% schnellerreicht, aberkeinnachhaltiger Trend zuweitererVerbesserung

    • Ausfallhäufigkeit und Dauer muss beimehrerenSystemenweiterreduziertwerden

    • Nutzer-Erwartung >95% (beianderenMaschinendemonstriert)


Ausbau PETRA Beam Lines (Leitung: Wolfgang Drube -FS-, techn. Koordination bei -M-: Michael Bieler)

Beginn der Baumassnahmenwg problematischer Ausschreibungsergebnisse erst Anfang 2014 – jetzt sehr gute Fortschritte!


PETRA extension Baumassnahmen


PETRA extension Systeme und Komponenten


PETRA Perspektiven

  • Wieder-InbetriebnahmeEnde 2014/Anfang 2015, Nutzer ab ca. Ende April 2015

  • NutzerbetriebmitVerfügbarkeit >95% zuverlässigetablieren

  • Strahlenbelastung der Undulatorenverringern (zusätzlicheKollimatoren)

  • StudienzuStrahloptik-Modifikationenfür moderate Verringerung der Strahlemittanz

    • LimitierungnichtnurOptik in den BögensondernauchimneuenAchtel

  • WeiterführendeStudienzulangfristigenPerspektiveneineskomplett-UmbausmitZielextremkleinerEmittanz (1nm  0.1nm oderkleiner)

    • InteressanteMaschinenstudien in 2013 bei 3 GeV: EmittanzFaktor 6 kleiner

    • KooperationmitanderenGruppen (ESRF etc.)


Vorbeschleuniger (Leitung M. Hüning, H. Ehrlichmann)

  • Während PETRA shutdown 2. Injektor-Gun und weitereErneuerungsarbeitenimLinac-II

  • HocheffizienterBetrieb LINAC-II + DESY-II gut etabliert und wichtigfür PETRA top-up

  • Teststrahl Nutzung bei DESY-II auch längerfristig weiter nachgefragt

    • RegulärerBetrieberstwieder ab PETRA Strahlinbetriebnahme, keineigenesBetriebsbudgetfürTeststrahlen


FLASH (Leitung: Siegfried Schreiber)

  • GenerellguterNutzerbetrieb – längereUnterbrechung in 2013 für Anschluss neue FLASH2 Beamline (s.u.)

    • In 2012 erstmalNutzerbetriebbei 4.2nm ermöglichtdurchEnergie-upgrade 2009/10

    • SystematischeProduktionhäufignachgefragtersehrkurzer (~50fs FWHM) Photonenpulsedeutlichverbessert

    • HäufigerNutzer-NachfragenachlangenStrahlpulsen/vielenBunchen (die Stärke des supraleitendenBeschleunigers!)

  • GuteZuverlässigkeitmit 3% Downtime in 2010 konntespäternichtmehrganzreproduziertwerden

    • MehrfachAusfall der RF Gun: ProblemebeimKathoden-Einsatz (HF-Kontakt) und bei HF-FensternimHohlleiter-System

  • PITZ Gruppe(Leitung Frank Stephan) stark eingespanntzurBereitstellungkonditionierter Ersatz-Guns und zurUntersuchung und Lösung der anstehendenProbleme


RF Gun

  • TeilerfolgdurchkonstruktiveÄnderung (keinSchadenmehr am Kupfer-Körper der Gun)

  • WeitereVerbesserungen (zB Gold- und Rhodium-Beschichtung) zZim Test

    • ErgebnisseerstnachlängererBetriebszeit – Problem hat Aspekteeines “Alterungs”-Prozesses

  • HF-Fenster/HohlleiterverteilungVerbesserungen

    • EntwicklungzusammenmitIndustrie, Austausch von Erfahrung und Expertise mitanderen Labors

    • Alternative Anordnungim Test bei PITZ

    • HF-FensterTeststand


sFlash: FEL „Seeding“ Experiment

  • Federführung Uni HH (Gruppen J. Roßbach und M. Drescher)

  • “HHG-Seeded” FEL Strahlungbei 38nm im April 2012 erstmalsnachgewiesen

    • Intensität der Seed-Strahlung und Reproduzierbarkeit der ResultatefürNutzer-Experimentenochnichtausreichend

    • Z.Z. Diskussion und PlanungweitererExperimentezurOptimierung der Konzeptefürzukünftige seeded FEL StrahlungfürNutzerbei FLASH (insbesondereauchbei FLASH2)


FLASH-II Projekt(Leitung: B. Faatz/FS, Koord. bei M: Katja Honkavaara)

Beamlines FLASH1 und FLASH2


FLASH2 Inbetriebnahme

FLASH2

FLASH1

800 ms

99 ms

800 ms

Vertikale Separation durch Kicker – horizontaleExtraktiondurch Magnet-Septum (sog. Lambertson)

  • Strahl in FLASH2 biszumBeamdumptransportiert

  • SASE-Betrieb in FLASH1 parallel mitStrahlstudien in FLASH2

  • Am 20.8.2014 erstes Lasing in FLASH2 – parallel zumNutzer-Betrieb in FLASH1!


FLASH Perspektiven

  • NacherfolgreichabgeschlossenerInbetriebnahme FLASH2 SASE beamlineersterNutzerbetrieb in 2015

  • EtablierungeineseffizientenparallelenRoutinebetriebsbeiderBeamlines FLASH1&2 mitFlexibilitätfürunterschiedlicheStrahlparameter

    • Herausforderungfüru.a. Diagnostik, Kontrollen und Operating

  • PlänezumAufrüsten von FLASH (Hochgradienten-Module, variable-gap Undulatoren) in PoF-III Periode (2015-19) musstenverschobenwerdenwg. finanziellenRahmenbedingungen (Mehrkostenbei FLASH-II und PETRA-extension Baumassnahmen)

  • Möglichkeitfürspäteres CW-upgrade untersuchen – F&E Arbeiten (s.u. zu ARD)

  • 10% der Strahlzeiteiner Run-PeriodestehtfürBeschleunigerforschungzurVerfügung


Photon beamlines tunnel

Accelerator tunnel

Undulator tunnels

XFEL (Leitung: Hans Weise)


DESY Beiträgezu 30 der XFEL Arbeitspakete

  • In-kind Beiträge in Höhe von ca. 400M€

  • Nahezualle M-Gruppen stark involviert, ca. 260 FTE imProjekt


DESY koordiniert das int. Accelerator Consortium –

und hilftbeiProblemen…

100 Module, 800 Cavities, etc…


Sehrerfolgreiches.c. Cavity Produktion + Test

Fa. Zanon

Fa. RI

Testbetrieb in AMTF Halle

(IFJ Krakau-Team)


Mehrals die Hälfte der Cavities produziert (>400)

  • Test Resultate 361 cavities, z.T. nach re-treatment (Hochdruckspüle)

  • ErreichteGradientenklaroberhalb der XFEL Spezifikation

XFEL spec

Average maximum gradient:(33.1 ± 4.8) MV/mEZ: (31.2 ± 4.9) MV/mRI: (35.2 ± 4.4) MV/m

Average usable gradient:(29.5 ± 5.1) MV/mEZ: (28.3 ± 4.6) MV/mRI: (31.0 ± 5.3) MV/m


Modulzusammenbaubei CEA Saclay

  • VerspäteterBeginndurchverzögerteBeistellung der Hochfrequenz-Koppler (Beitrag LAL/Orsay, franz/dt.Firmenkonsortium) und zuAnfangauch der Serien-Cavities

    • ZuverlässigeLieferung von 8 HF-Kopplern/WochebleibtHerausforderung (aberz.Z. nicht das “bottleneck”)

    • ProblememitQualitäts-konformenSchweissungenbeiTi-Rohren


Modulproduktion und Test

  • Bisher 3 Vorserien und 9 Serienmodule and DESY ausgeliefert

  • Module-Testbetrieb in AMTF auf vollenTouren (Krakau-Team)

    • In dieser Phase nochNachbesserungenerforderlich – bessereQualitätskontrolle in Saclay!

  • EnormhoherEinsatzzahlreicher DESY Mitarbeiter/innen um die Problemezulösen und die Herstellung der XFEL Module voranzutreiben!

  • GrößteHerausforderungimProjektbleibt auf einemittlereLieferrate von 1 Modul/Wochezukommen – eineVerschiebung des jetzt auf Mitte 2016 festgelegtenFertigstellungsterminsfür den XFEL Linacistkeine Option


ZahlreicheweitereumfangreicheAktivitätenimProjekt…

Erstes von 100 Modulen in finaler Position L1

20.8.2014


XFEL Betrieb

  • InbetriebnahmeInjektormitStrahl ab Frühjahr 2015

  • InbetriebnahmeLinacmitStrahl ab Q3/2016 – Erreichen des “commissioning goal” mit SASE1 FEL StrahlbisMärz 2017

  • NacherfolgreicherInbetriebnahmegeht die formelleBetreiberverantwortung auf die XFEL GmbH über

  • DESY übernimmtfür die GmbH die technischeBetriebsführung des Beschleunigers und organisiert den Betriebeigenständig (inklusive der Umsetzung des Strahlenschutzes)

  • Maschinen-KoordinationsteamfürInbetriebnahme und Betrieb des XFEL Beschleunigerswirdgeleitet von Winfried Decking


Betriebsorganisation – alleMaschinen

  • GenerellesKonzept, in dem das technische Personal für den BKR (MBB) aus den technischen M-Gruppenrekrutiertwirdbleibtunverändert

    • Vorteileines Transfers von technischer Expertise aus den Gruppen in den BKR und ausdem BKR Anforderungen des Betriebszurück in die Gruppen

  • FesteZuordnung von Operateurenzu den Maschinen (PETRA+Vorbeschleuniger, FLASH, XFEL)

  • Maschinen-Koordinatorenistein (wiss. und techn.) Kernteamzugeordnet von Personen, die mindestenszu 50% (biszu 100%) Betriebsaufgabenfür die jeweiligeMaschinewahrnehmen

  • Wartung, Reparaturen, Umbauten, Rufbereitschaften, etc. wiebisher in Matrixstruktur des M-Bereichsfüralle Anlagen (gilt zBauchfür MKK Schicht)

  • Herausforderungkurz und mittelfristigist die Umsetzung (inkl. zBAusbildung) in einer Phase hoherAuslastung der Gruppendurch die laufendenProjekte (insbesondere XFEL)


ILC (Leitung: Nick Walker, enge Zusammenarbeit M - FH)

  • Technical Design Report fertiggestellt und publiziert

  • Technisch Schwerpunkt auf Hochgradienten-Programm und Synergie mit XFEL, aber auch eindrucksvolle weitere R&D Arbeiten (zB sehr erfolgreicher Final Focus Test bei ATF/KEK)

    • 24 HiGradecavitieszusammen mit XFEL Produktion

    • Detaillierte Untersuchungen der cavity Oberflächen

    • Auch in Asien, USA sehrguteErgebnissefür (kleinereAnzahl von) s.c. cavities

    • Performance der XFEL Module wichtiger Input

  • Realisierung des ILC liegt jetzt bei Japanischer Regierung:

    • Grundsatzentscheidungin den nächstenJahren

    • InternationaleBeiträgemüssenorganisiert und finanziertwerden

  • Im M-BereichkeineexplizitenResourcenfür ILC eingeplant, aberviel Input seitens XFEL Bau und Betrieb


Personal Ressourcen

  • Personalplanungim M-Bereichnachhaltiggesichertfür die Betriebs-dominierte Phase ab 2017

  • Herausforderungist der Übergang von der Projekt-dominierten in die Betriebsphasemitsichz.T. änderndenAufgabenprofilen

2014

2017


Gruppenleiter Klausuren

  • 1,5-tägige Meetings der Bereichsleitung mit Gruppenleitern, Maschinenkoordinatoren und Leitenden Wissenschaftlern regelmäßig zu Jahresbeginn gut etabliert

  • Beitrag der Bereichsleitung zu Gesamtsituation und Perspektiven, einzelne von (meist) je 2 Gruppenleitern vorbereitete und moderierte Diskussions-Schwerpunkte, zB:

    • Personalthemen, Zusammenarbeit, Frauenförderung

    • Kommunikation; Konflikte und Konfliktlösung

    • Beschleunigerbetrieb

    • Beschleunigerforschung

  • Aus den KlausurenheraushabensichauchAktivitätenwiezB die Gruppenleiterrunde und das technische Seminar entwickelt


Prioritäten

  • Parallel laufende Aktivitäten können zu Konflikten führen – wir haben keine unwichtigen oder zweitrangigen Projekte, müssen aber ggf. Prioritäten setzen, z.Z. wie folgt:

    • Arbeitssicherheit

    • Laufender Nutzerbetrieb und Basisbetrieb für das Labor

    • XFEL Projekt

    • Projekte FLASH-II und PETRA-Ausbau (im Prinzip in dieser Reihenfolge, ist inzwischen weitgehend erledigt)

    • Weitere genehmigte Projekte (zB [email protected])

    • F&E, Ideen und Planungen für neue Projekte

  • Kleinere Service-Leistungen/Hilfestellungen im Rahmen unserer Infrastruktur-Aufgaben müssen möglich sein; Leistungen fuer DESY-Gruppen haben Vorrang vor Leistungen fuer Dritte

  • Keine umfangreicheren Leistungen für Dritte ohne entsprechende Vereinbarungen bzw. Genehmigung gemeinsamer Projekte


Eigenständige Beschleunigerforschung erfolgreich im Helmholtz-Portfolio etabliert!

  • ARD istProgrammthema in der drittenFörderperiodePoF-III

    • In Struktur des ForschungsbereichsMaterie auf gleichem Level wiezBTeilchenforschungoder Photon Science

  • Sehr positive Evaluation März 2014

+HI-Mainz,

HI-Jena


ARD Struktur und Leitung

  • ARD bei DESY istbereichsübergreifendeAktivität (FH, FS und M inkl. Zeuthen) mit starker Uni-Beteiligung (insbesondere U-HH)

    • Gesamtleitungim M-Bereich RB

    • Leitung SRF Science und Technology H. Weise

    • Leitungandere ARD AktivitätenmitSchwerpunktPlasmabeschleunigung R. Aßmann (LW im M-Bereichseit August 2012)

DESY Beteiligung


1.6 cells

ST1: Perspektiven CW-SRF Entwicklung

T=2K

Q0=4.71010 bei 1.8K in XFEL Modul (XFEL design ist 1010bei 2K)

GrobkristallNb Cavities habenhöheren Q-Wert

SRF gun mit PB-Photokathode(J. SekutowiczmitJLAB & NCBJ)

Plug

Plug

Juli 2014: >60MV/m!

Pb cathode plug


TDS measurement of microbunching

ST3 Perspektiven fs-Technologie und Konzepte

PräzisionsHochfrequenzregelung LLRF

LaufendesTechnologie Transfer Projekt

new beam arrival monitor

(coop. TU-Darmstadt)


ST4: PerspektivenfüPlasmabeschleunigung

Starke Beteiligung U-HH

200TW laser

Explorativ: Injektion 5MeV REGAE bunch in LPWA

Leitung K. Flöttmann

“Femtosekunden-Elektronenmikroskop”

BeispielfüreinDiffraktionsbild (MPI-Gruppe D. Miller)

LUX beam line (A. Maier/U-HH), Demonstration von (soft) X-rays mit LPWA (Ziel: FEL, aberauch Compton-backscattering fuerMedizinischeBildgebung)

Ehemals “GrünerWeg”


ST4: Perspektiven fuer Plasmabeschleunigung

Starke Beteiligung U-HH

200TW laser

Explorativ: Injektion 5MeV REGAE bunch in LPWA

Später: systematischeStudien in Richtung “usable technology – LPWA accelerator unit” bei SINBAD alsTeil der distributed ARD test facility (Koordination: U. Dorda)

LUX beam line, Demonstration von (soft) X-rays mit LPWA (Ziel: FEL, aberauch Compton-backscattering fuerMedizinischeBildgebung)

Nutzung DORIS Infrastruktur


ST4: strahlgetriebene PWA

FLASHforwardim FLASH2 Tunnel

(Leitung J. Osterhoff/FH)

Co-op Helmholtz VI

Externe bunch Injektionmöglich (Doppelbunchaus RF gun)

Interne “Trojan Horse” Injektionsiehtsehrvielversprechendaus


Beschleuniger-Ideenmarkt

  • Bereichs-übergreifendes Forum zurDiskussionverschiedenster (gernauch “unausgegorener”) Konzepte und Ideen in Beschleuniger-Technik und –Physik

  • Am 12. September findet der bereits 6. Ideenmarktstatt!

  • ZurZeitÜberlegungen, gemeinsamebereichsübergreifendeProjekte und Ideenbesonderszufördern


Perspektiven Innovation/Technologietransfer

  • DESY´s weltweit einzigartige Analytik für Industrie-

  • Anwendungen öffnen

  • DESY Technologie-Transfer verstärken

  • Ausgründungen ermutigen

  • Abstimmungsgespräche mit Industrie, UHH und TUHH

DESY-Start-up-Office

Innovationszentrum

Technologiezentrum Lurup

Zeit:

ab sofort

Kosten:

155 Tsd. € p.a.

Zeit:

ab 2017

Kosten:

9,6 Mio. € (FHH)

Zeit:

ab 2019

Kosten:

noch offen

in Planung

eingerichtet

in Diskussion

Betreiber

DESY-TT Innovationszentrum GmbH


Vielen Dank für die Aufmerksamkeit!


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