Das HERA Das HERA
VerbeserungsprogrammVerbeserungsprogramm
E. Negodin
Beschleuniger-Betriebs-Seminar, 20-24 September 2004, Grömitz
Beschleuniger-Betriebs-Seminar, 20-24 September 2004, Grömitz
HERA HERA VerbesserungsprogrammVerbesserungsprogramm
HERA HERA VerbesserungsprogrammVerbesserungsprogramm
Beschleunigerphysik Projekte
Luminosität maximierung Protonenstrahl long. instabilität Positronenstrahlfragen Polarisationverbesserung
Technische Verbesserungsprojekte
p-RF Systems e-RF Systems Injektion Systems Diagnostik Systems Vakuum System Kryogenic Systems Operationelle Verbesserungen
Beschleuniger-Betriebs-Seminar, 20-24 September 2004, Grömitz
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Beschleunigerphysik ProjekteEs 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;
►Faktor bis zu 1.2 in der Spitzenluminosität um
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;
Beschleunigerphysik Projekte
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Emittanzaufweitung
Messung und Kompensation des Injektions Beta Beats
Reduzierung der damit verbundenen Emittanzaufweitung
verwandt mit Strahlprofilschwingungsmonitor HERA-p verwandt mit Strahlprofilschwingungsmonitor HERA-p (OTR)(OTR)
Laufend
Man erwartet bis zu 2% Lumierhöhung
Beschleunigerphysik
Projekte
Protonenstrahl
Positronenstrahl
Polarisation
Technische
Verbesserungsprojekte
p-HF
e-HF
Injektion
Diagnose
Vakuum
Kryogenic
Operationelle
Verbesserungen
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Longitudinalen Multibunchinstabilitaten
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
Beschleunigerphysik
Projekte
Protonenstrahl
Positronenstrahl
Polarisation
Technische
Verbesserungsprojekte
p-HF
e-HF
Injektion
Diagnose
Vakuum
Kryogenic
Operationelle
Verbesserungen
Beschleunigerphysik Projekte
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Probleme:
Nach dem beide Strahlen in Kollision gebracht, steigt plötzlich Protonenemmitanz (~10 Sekunden Emittanzverdopplungszeit):
Ist noch nicht ganz verstandenIst noch nicht ganz verstanden
PositronenstrahlBeschleunigerphysik
Projekte
Protonenstrahl
Positronenstrahl
Polarisation
Technische
Verbesserungsprojekte
p-HF
e-HF
Injektion
Diagnose
Vakuum
Kryogenic
Operationelle
Verbesserungen
Voraussichtlich verwandt Voraussichtlich verwandt mitmit Instabilen e-Srahl Instabilen e-Srahl
Beschleunigerphysik Projekte
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Möglichkeit bei 7GeV injizieren und den Möglichkeit bei 7GeV injizieren und den Strahl stabilisierenStrahl stabilisieren ??
Positronenstrahl
Injektionszeit Verringerung
Strahlenbelastung der Strahlenbelastung der Experimente VerringerungExperimente Verringerung
Hauptsachlich Maschinenstudienzeit ist nötig
Beschleunigerphysik
Projekte
Protonenstrahl
Positronenstrahl
Polarisation
Technische
Verbesserungsprojekte
p-HF
e-HF
Injektion
Diagnose
Vakuum
Kryogenic
Operationelle
Verbesserungen
BBA: Schaffung eines Referenzpunktes für die BBA: Schaffung eines Referenzpunktes für die Magnetaufstellung als Referenz für die DrahtmessungMagnetaufstellung als Referenz für die Drahtmessung
circa 2% Lumierhöhung
Beschleunigerphysik Projekte
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PolarisationVerbesserung
Kontinuierliche automatische Pol.Verbess.
Routinemaessige Depolarization
Absolute Kalibrierung der PolarisationPräzise Energiemessung
PolarizationBeschleunigerphysik
Projekte
Protonenstrahl
Positronenstrahl
Polarisation
Technische
Verbesserungsprojekte
p-HF
e-HF
Injektion
Diagnose
Vakuum
Kryogenic
Operationelle
Verbesserungen
Beschleunigerphysik Projekte
Technische Technische VerbesserungsprojekteVerbesserungsprojekte
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Technische VerbesserungsprojekteTechnische Verbesserungsprojekte
Beschleunigerphysik
Projekte
Protonenstrahl
Positronenstrahl
Polarisation
Technische
Verbesserungsprojekte
p-HF
e-HF
Injektion
Diagnose
Vakuum
Kryogenic
Operationelle
Verbesserungen
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Protonen Hochfrequenzsysteme
Stabilisierung der longitudinalen Stabilisierung der longitudinalen MultibunchschwingungenMultibunchschwingungen
Verbesserung der low-levelKontrolle
Implementierung, Test und Optimierung der Breitbandige Feedback-Systeme
Beschleunigerphysik
Projekte
Protonenstrahl
Positronenstrahl
Polarisation
Technische
Verbesserungsprojekte
p-HF
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Injektion
Diagnose
Vakuum
Kryogenic
Operationelle
Verbesserungen
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Leptonen Hochfrequenzsysteme
Beschleuniger-Betriebsunterbrechung
Klystron Schutzsystem
RF Modulator VerbesserungenRF Modulator Verbesserungen
M2
MT
Crowbar
Klystron 1
Drive
RF out nom.1500kW
GND
Klystron 2
Capacitor Bank
5...10 µF
-75 kV / 36A (nom.)
from outdoor Klystron PS
M1
M3
M5M4
for diagnostics
(MKK)
RF Modulator scheme
Lumierhöhung bis ~3%
Technische VerbesserungsprojekteTechnische Verbesserungsprojekte
Injection Systems
Verbesserung der e-InjektionEffizienzVerbesserung der e-InjektionEffizienz
Verbesserung des TransportwegMonitoring
Additional BPMs
Optimierung der Strahlposition in der PhasenraumOptimierung der Strahlposition in der Phasenraum
p-OTR-Monitor
Beschleunigerphysik
Projekte
Protonenstrahl
Positronenstrahl
Polarisation
Technische
Verbesserungsprojekte
p-HF
e-HF
Injektion
Diagnose
Vakuum
Kryogenic
Operationelle
Verbesserungen
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Erwartungen: Reduzierung der Injektionszeit → Erhöhung der Lumiproduktion
Erwartungen: Kompensation des Injektions Beta Beats
Reduzierung der Emittanzaufweitung
Technische VerbesserungsprojekteTechnische Verbesserungsprojekte
Diagnostics Systems
dauernde Temperatur- und Deformierungkraft-Belastung ↓
präzise Kontrolle von Änderungen der Magnetposition ↓
Vervollständigung des DrahtsystemsVervollständigung des Drahtsystems
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
Beschleunigerphysik
Projekte
Protonenstrahl
Positronenstrahl
Polarisation
Technische
Verbesserungsprojekte
p-HF
e-HF
Injektion
Diagnose
Vakuum
Kryogenic
Operationelle
Verbesserungen
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zuverlässige, sichere, schneller !!!zuverlässige, sichere, schneller !!!
Technische VerbesserungsprojekteTechnische Verbesserungsprojekte
Verbesserung des Vakuums der HF-Strecken in HERA-e: Erhöhung der Saugleistung von Pumpen
Leitwerte von Rohr und Blende
Verbesserung der Absorber 4
Vakuum SystemBeschleunigerphysik
Projekte
Protonenstrahl
Positronenstrahl
Polarisation
Technische
Verbesserungsprojekte
p-HF
e-HF
Injektion
Diagnose
Vakuum
Kryogenic
Operationelle
Verbesserungen
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Technische VerbesserungsprojekteTechnische Verbesserungsprojekte
Zuverlässigkeit und Sicherheit der Komponenten
(manche Komponenten sind zu alt)
Kryogenic SystemsBeschleunigerphysik
Projekte
Protonenstrahl
Positronenstrahl
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Technische
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Vakuum
Kryogenic
Operationelle
Verbesserungen
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Upgrade des Kryogenic System (Kompressoren und Steuerung)
Preventing improvement
Technische VerbesserungsprojekteTechnische Verbesserungsprojekte
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
Operations and ControlsBeschleunigerphysik
Projekte
Protonenstrahl
Positronenstrahl
Polarisation
Technische
Verbesserungsprojekte
p-HF
e-HF
Injektion
Diagnose
Vakuum
Kryogenic
Operationelle
Verbesserungen
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Technische VerbesserungsprojekteTechnische Verbesserungsprojekte
SummarySummary
rich program with more than 70 items, the most important ones being:Proton RF Systems Improved low-level controls 2/2/.5 PJ 0.55 M€ Suppression of long. instability Injection Systems Improved monitoring 0/0.2/0.2 PJ 0.09 M€ Collimation Systems increased reliability 0/0.25/0.2 PJ 0.10M€
Diagnostics Systems improved monitors (BPM, SR) 1./0.3/0.1 PJ 0.15 M€
wire system
RF-Controls p-RF freq. control, etc 1/0.25/0.25 PJ 0.04 M€
Vacuum System better pumping in RF sections 0/0.5/1.0PJ 0.5 M€
Power Supply Systems add‘l Ps for spin matching 0 /0.3/0.2 PJ 0.2 M€
e-RF Systems RF Modulator 0/0.5/.95 PJ 0.13 M€
Cryogenic Systems compressor and controls upgr. 0 /0.5/1.5 PJ 0.45 M€Summe: 14.6 PJ @ 0.605 M€ (add’l only) 2.26 M€
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