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. - PowerPoint PPT Presentation

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Folie 1

DESYBeschleuniger.Reinhard Brinkmann -M-1. September 2014

Herzlich willkommen zur Versammlung des M-Bereichs!Reinhard Brinkmann | Director Accelerator Division | M-Bereichsversammlung | 1. September 2014 | page #bersicht unserer grossen Aktivitten20132014201520162017201820192020Fertigstellung laufende grosse ProjekteKonsolidierung des BetriebsVerstrkte F&E, neue Ideen, KooperationenKein neues Groprojekt bis 2020!FLASH2 userPETRA-III user1st beam XFEL injektor1st beam XFEL linacFLASH1 userXFE lasingProposal FLASH CW?Proposal PETRA-IV?Beteiligung ILC??distributed ARD Testfacility?LAOLA@REGAEExperimenteARD Programm in HGF-PoF3 etabliertAufbau SINBADReinhard Brinkmann | Director Accelerator Division | M-Bereichsversammlung | 1. September 2014 | page #PETRA-III (Leitung: Rainer Wanzenberg)4 Jahre erfolgreicher NutzerbetriebEntwurfsparameter erreichtUmstellung von Positronen auf Elektronen 2012/13 sehr reibungslosVorteile bei StrahldynamikEinfacherer Betrieb & weniger Aktivierung in LINAC-IIBetriebszuverlssigkeit knapp 95% schnell erreicht, aber kein nachhaltiger Trend zu weiterer VerbesserungAusfallhufigkeit und Dauer muss bei mehreren Systemen weiter reduziert werdenNutzer-Erwartung >95% (bei anderen Maschinen demonstriert)

Reinhard Brinkmann | Director Accelerator Division | M-Bereichsversammlung | 1. September 2014 | page #Ausbau PETRA Beam Lines (Leitung: Wolfgang Drube -FS-, techn. Koordination bei -M-: Michael Bieler)

Beginn der Baumassnahmen wg problematischer Ausschreibungsergebnisse erst Anfang 2014 jetzt sehr gute Fortschritte! Reinhard Brinkmann | Director Accelerator Division | M-Bereichsversammlung | 1. September 2014 | page #PETRA extension Baumassnahmen

Reinhard Brinkmann | Director Accelerator Division | M-Bereichsversammlung | 1. September 2014 | page #PETRA extension Systeme und Komponenten

Reinhard Brinkmann | Director Accelerator Division | M-Bereichsversammlung | 1. September 2014 | page #PETRA PerspektivenWieder-Inbetriebnahme Ende 2014/Anfang 2015, Nutzer ab ca. Ende April 2015Nutzerbetrieb mit Verfgbarkeit >95% zuverlssig etablierenStrahlenbelastung der Undulatoren verringern (zustzliche Kollimatoren)Studien zu Strahloptik-Modifikationen fr moderate Verringerung der StrahlemittanzLimitierung nicht nur Optik in den Bgen sondern auch im neuen AchtelWeiterfhrende Studien zu langfristigen Perspektiven eines komplett-Umbaus mit Ziel extrem kleiner Emittanz (1nm 0.1nm oder kleiner)Interessante Maschinenstudien in 2013 bei 3 GeV: Emittanz Faktor 6 kleinerKooperation mit anderen Gruppen (ESRF etc.)Reinhard Brinkmann | Director Accelerator Division | M-Bereichsversammlung | 1. September 2014 | page #Vorbeschleuniger (Leitung M. Hning, H. Ehrlichmann)Whrend PETRA shutdown 2. Injektor-Gun und weitere Erneuerungsarbeiten im Linac-IIHocheffizienter Betrieb LINAC-II + DESY-II gut etabliert und wichtig fr PETRA top-upTeststrahl Nutzung bei DESY-II auch lngerfristig weiter nachgefragtRegulrer Betrieb erst wieder ab PETRA Strahlinbetriebnahme, kein eigenes Betriebsbudget fr Teststrahlen

Reinhard Brinkmann | Director Accelerator Division | M-Bereichsversammlung | 1. September 2014 | page #FLASH (Leitung: Siegfried Schreiber)Generell guter Nutzerbetrieb lngere Unterbrechung in 2013 fr Anschluss neue FLASH2 Beamline (s.u.)In 2012 erstmal Nutzerbetrieb bei 4.2nm ermglicht durch Energie-upgrade 2009/10Systematische Produktion hufig nachgefragter sehr kurzer (~50fs FWHM) Photonenpulse deutlich verbessertHufiger Nutzer-Nachfrage nach langen Strahlpulsen/vielen Bunchen (die Strke des supraleitenden Beschleunigers!)Gute Zuverlssigkeit mit 3% Downtime in 2010 konnte spter nicht mehr ganz reproduziert werdenMehrfach Ausfall der RF Gun: Probleme beim Kathoden-Einsatz (HF-Kontakt) und bei HF-Fenstern im Hohlleiter-SystemPITZ Gruppe (Leitung Frank Stephan) stark eingespannt zur Bereitstellung konditionierter Ersatz-Guns und zur Untersuchung und Lsung der anstehenden Probleme

Reinhard Brinkmann | Director Accelerator Division | M-Bereichsversammlung | 1. September 2014 | page #RF Gun Teilerfolg durch konstruktive nderung (kein Schaden mehr am Kupfer-Krper der Gun)Weitere Verbesserungen (zB Gold- und Rhodium-Beschichtung) zZ im TestErgebnisse erst nach lngerer Betriebszeit Problem hat Aspekte eines Alterungs-ProzessesHF-Fenster/Hohlleiterverteilung VerbesserungenEntwicklung zusammen mit Industrie, Austausch von Erfahrung und Expertise mit anderen LaborsAlternative Anordnung im Test bei PITZHF-Fenster Teststand

Reinhard Brinkmann | Director Accelerator Division | M-Bereichsversammlung | 1. September 2014 | page #sFlash: FEL Seeding ExperimentFederfhrung Uni HH (Gruppen J. Robach und M. Drescher)

HHG-Seeded FEL Strahlung bei 38nm im April 2012 erstmals nachgewiesenIntensitt der Seed-Strahlung und Reproduzierbarkeit der Resultate fr Nutzer-Experimente noch nicht ausreichendZ.Z. Diskussion und Planung weiterer Experimente zur Optimierung der Konzepte fr zuknftige seeded FEL Strahlung fr Nutzer bei FLASH (insbesondere auch bei FLASH2)

Reinhard Brinkmann | Director Accelerator Division | M-Bereichsversammlung | 1. September 2014 | page #FLASH-II Projekt (Leitung: B. Faatz/FS, Koord. bei M: Katja Honkavaara)

Beamlines FLASH1 und FLASH2Reinhard Brinkmann | Director Accelerator Division | M-Bereichsversammlung | 1. September 2014 | page #FLASH2 Inbetriebnahme

800 ms800 ms99 msFLASH2FLASH1

Vertikale Separation durch Kicker horizontale Extraktion durch Magnet-Septum (sog. Lambertson)Strahl in FLASH2 bis zum Beamdump transportiertSASE-Betrieb in FLASH1 parallel mit Strahlstudien in FLASH2Am 20.8.2014 erstes Lasing in FLASH2 parallel zum Nutzer-Betrieb in FLASH1!

Reinhard Brinkmann | Director Accelerator Division | M-Bereichsversammlung | 1. September 2014 | page #FLASH PerspektivenNach erfolgreich abgeschlossener Inbetriebnahme FLASH2 SASE beamline erster Nutzerbetrieb in 2015Etablierung eines effizienten parallelen Routinebetriebs beider Beamlines FLASH1&2 mit Flexibilitt fr unterschiedliche StrahlparameterHerausforderung fr u.a. Diagnostik, Kontrollen und OperatingPlne zum Aufrsten von FLASH (Hochgradienten-Module, variable-gap Undulatoren) in PoF-III Periode (2015-19) mussten verschoben werden wg. finanziellen Rahmenbedingungen (Mehrkosten bei FLASH-II und PETRA-extension Baumassnahmen)Mglichkeit fr spteres CW-upgrade untersuchen F&E Arbeiten (s.u. zu ARD)10% der Strahlzeit einer Run-Periode steht fr Beschleunigerforschung zur VerfgungReinhard Brinkmann | Director Accelerator Division | M-Bereichsversammlung | 1. September 2014 | page #XFEL (Leitung: Hans Weise)

Accelerator tunnelUndulator tunnelsPhoton beamlines tunnelReinhard Brinkmann | Director Accelerator Division | M-Bereichsversammlung | 1. September 2014 | page #DESY Beitrge zu 30 der XFEL ArbeitspaketeIn-kind Beitrge in Hhe von ca. 400MNahezu alle M-Gruppen stark involviert, ca. 260 FTE im Projekt

Reinhard Brinkmann | Director Accelerator Division | M-Bereichsversammlung | 1. September 2014 | page #DESY koordiniert das int. Accelerator Consortium

und hilft bei Problemen

100 Module, 800 Cavities, etcReinhard Brinkmann | Director Accelerator Division | M-Bereichsversammlung | 1. September 2014 | page #Sehr erfolgreiche s.c. Cavity Produktion + Test

Fa. RIFa. Zanon

Testbetrieb in AMTF Halle (IFJ Krakau-Team)Reinhard Brinkmann | Director Accelerator Division | M-Bereichsversammlung | 1. September 2014 | page #Mehr als die Hlfte der Cavities produziert (>400)Test Resultate 361 cavities, z.T. nach re-treatment (Hochdrucksple)Erreichte Gradienten klar oberhalb der XFEL Spezifikation

Average maximum gradient:(33.1 4.8) MV/mEZ: (31.2 4.9) MV/mRI: (35.2 4.4) MV/mAverage usable gradient:(29.5 5.1) MV/mEZ: (28.3 4.6) MV/mRI: (31.0 5.3) MV/mXFEL specReinhard Brinkmann | Director Accelerator Division | M-Bereichsversammlung | 1. September 2014 | page #Modulzusammenbau bei CEA SaclayVerspteter Beginn durch verzgerte Beistellung der Hochfrequenz-Koppler (Beitrag LAL/Orsay, franz/dt. Firmenkonsortium) und zu Anfang auch der Serien-CavitiesZuverlssige Lieferung von 8 HF-Kopplern/Woche bleibt Herausforderung (aber z.Z. nicht das bottleneck) Probleme mit Qualitts-konformen Schweissungen bei Ti-Rohren

Reinhard Brinkmann | Director Accelerator Division | M-Bereichsversammlung | 1. September 2014 | page #Modulproduktion und TestBisher 3 Vorserien und 9 Serienmodule and DESY ausgeliefertModule-Testbetrieb in AMTF auf vollen Touren (Krakau-Team)In dieser Phase noch Nachbesserungen erforderlich bessere Qualittskontrolle in Saclay!Enorm hoher Einsatz zahlreicher DESY Mitarbeiter/innen um die Probleme zu lsen und die Herstellung der XFEL Module voranzutreiben!

Grte Herausforderung im Projekt bleibt auf eine mittlere Lieferrate von 1 Modul/Woche zu kommen eine Verschiebung des jetzt auf Mitte 2016 festgelegten Fertigstellungstermins fr den XFEL Linac ist keine Option

Reinhard Brinkmann | Director Accelerator Division | M-Bereichsversammlung | 1. September 2014 | page #Zahlreiche weitere umfangreiche Aktivitten im Projekt

Erstes von 100 Modulen in finaler Position L120.8.2014Reinhard Brinkmann | Director Accelerator Division | M-Bereichsversammlung | 1. September 2014 | page #XFEL BetriebInbetriebnahme Injektor mit Strahl ab Frhjahr 2015Inbetriebnahme Linac mit Strahl ab Q3/2016 Erreichen des commissioning goal mit SASE1 FEL Strahl bis Mrz 2017

Nach erfolgreicher Inbetriebnahme geht die formelle Betreiberverantwortung auf die XFEL GmbH berDESY bernimmt fr die GmbH die technische Betriebsfhrung des Beschleunigers und organisiert den Betrieb eigenstndig (ink