Freitag, 31. Dezember 2010

PETRA-III, das erste Betriebsjahr 2010


Die Ursache für die defekten Feedback-Verstärker wurde zunächst bei HOM-Effekten gesucht. Die zum Schutz der Feedback-Verstärker an den Feedback-Cavities installierten Zirkulatoren erwärmten sich im Strahlbetrieb kräftig und könnten dadurch ihre isolierenden Eigenschaften verloren haben. Diese Hypothese konnte jedoch nicht bestätigt werden. Die Ursache wurde letztlich an einer völlig unerwarteten Stelle gefunden. Das betriebsmäßig netzspannungsseitige Ein- & Ausschalten hatte die Feedback-Verstärker beschädigt. Sie waren nicht dafür ausgelegt, dass bei anliegender HF-Ansteuerung die Netzspannung geschaltet wird. Nachdem dieser Fehler erkannt war, wurden einerseits die Feedback-Verstärker entsprechend nachgerüstet und andererseits das betriebsmäßige Schalten von der Netzspannungsseite auf die HF-Ansteuerungsseite verlegt. Die Reparatur und Nachrüstung der Feedback-Verstärker zog sich bis Jahresmitte hin, da die benötigten Ersatztransistoren nicht mehr gefertigt wurden und Restbestände auf dem Weltmarkt zusammengesucht werden mussten. Während dieser Zeit wurden nur vier der acht Feedback-Cavities betrieben; anfangs mit nur einen, später mit vier Feedback-Verstärkern. Auf den erst Ende Februar beginnenden Strahlbetrieb, mit überwiegend nur rund 50mA in 70 Bunchen, hatte das keinen störenden Einfluss.
Abb.1: Übersicht longitudinales Feedback PETRA-Ost
 

Sehr störend waren dagegen die häufigen sogenannten ṙ-Interlocks (ṙ: differenzierte Reflexion einer Cavity. Siehe dazu Abb. 2). Im Zeitraum Februar bis Mai wurden im Nutzer-Testbetrieb 24 solcher ṙ-Interlocks und neun sonstige Störungen der HF-Anlagen registriert. Die ṙ-Interlocks konzentrierten sich auf die Cavities SL_Cy1 (14 ṙ-Interlocks) und SL_Cy3 (sechs ṙ-Interlocks). Zunächst wurde davon ausgegangen, dass das ṙ-Interlock einfach nur zu empfindlich reagiert. Entsprechende Gegenmaßnahmen brachten jedoch nur mäßigen Erfolg.  Am 23. August begann offiziell der Nutzerbetrieb. Zur Reduzierung der ṙ-Interlocks wurde damit begonnen regelmäßig die Cavities zu konditionieren. Ein durchgreifender Erfolg konnte jedoch nicht verzeichnet werden. Über das gesamte Betriebsjahr wurden 50% aller Störungen durch ṙ-Interlocks ausgelöst; 75% davon durch die Cavities der Anlage Süd-Links.
Abb.2: Typischer Transientenrekorder-Schnappschuss eines ṙ-Interlock-Ereignisses. Die Zeitbasis beträgt 500µs/Div. Das Bild zeigt die zeitlichen Spannungsverläufe der gestörten Cavity (bl), des Strahlstroms (rt) und der fünf am Ereignis unbeteiligten Cavities (ws, gr, sw). Bei diesem Ereignis bricht die Spannung  der Cavity PE_SL_Cy6  innerhalb von 30µs auf weniger als 1/10 zusammen. 2ms später schaltet das ṙ-Interlock die HF-Senderleistung weg und der Strahl geht infolge verloren.

 

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