Hochfrequenzleistungsverstärker
Zusammenfassung der Projektergebnisse
Der beschaffte Verstärker bildet das zentrale Element der Hochfrequenzversorgung für den Frankfurter Neutronengenerator FRANZ. Die Aufbauphase zur Inbetriebnahme des Neutronenaktivierungstargets dauert noch an. Gegenwärtig wird das 120 kV Hochspannungsterminal mit Ionenquelle sowie die Protonentransportstrecke mit Strahlpulsung in Betrieb genommen. Bautechnisch ist das Projekt weitgehend abgeschlossen: Es wurde ein Bunker mit 1 m Wandstärke und den Außenabmessungen 14m x 8.5 m bei 4 m Höhe aufgebaut. Dieser beherbergt sowohl die FRANZ – Beschleunigerkavitäten als auch die Target- und Messstationen sowie einen Experimentierbunker für Leistungstests an Beschleunigerneuentwicklungen. Auf dem Bunkerdach sind alle wesentlichen Versorgungseinrichtungen für den FRANZ – Beschleuniger installiert, insbesondere der hier diskutierte 250 kW/ 175 MHz – Leistungsverstärker, welcher im Dauerstrichbetrieb und gepulst betrieben werden kann. Im November 2011 wurde der Verstärker am IAP in Betrieb genommen. Nach vorgenommenen Nachbesserungen an der hauseigenen Stromversorgung konnte der Sender im Dauerbetrieb bis zu voller Leistung an einer 50 Ω – Wasserlast erfolgreich getestet werden. Die eigentliche Bestimmung des Senders ist der Betrieb des 2 MV – Beschleunigers von FRANZ. Dieser neuartige Resonator verkoppelt einen Hochfrequenzquadrupol mit 700 keV Endenergie und einen IH – Driftröhrenabschnitt mit 2 MeV Endenergie so, dass mit dem 250 kW Verstärker über einen Einkoppelpunkt der gesamte Beschleuniger betrieben werden kann. Aktuell sind alle Komponenten für beide Resonatorabschnitte gefertigt. Der RFQ wird nun montiert und abgestimmt, separat mit dem beschafften Sender in Betrieb genommen und mit Strahl getestet. Im Anschluss findet dann die Hochfrequenzabstimmung sowie ein Strahltest am gekoppelten System statt. Die Komponenten der nachfolgenden Transportstrecke sowie die Kavität zum Feineinstellen von Strahlenergie und Teilchenbunchform sind ebenfalls bereits beschafft. Das heißt, es sind wesentliche Schritte zur Fertigstellung des FRANZ – Beschleunigers erreicht. In der Zwischenzeit wurde der Verstärker erfolgreich in der Beschleunigerentwicklung am IAP eingesetzt. Ein RFQ-Prototyp für FRANZ bzw. das Europäische MYRRHA-Projekt wurde in 2014 für mehr als 1500 Stunden getestet. Dabei wurden Leistungen bis zu 60 kW abgerufen. Während eines Langzeittests konnten wichtige Erfahrungen für den späteren Betrieb gewonnen werden. Zusammenfassend lässt sich sagen, dass der Verstärker problemlos betrieben werden kann.
Projektbezogene Publikationen (Auswahl)
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“FRANZ – Accelerator Test Bench and Neutron Source” Proceedings of LINAC2012, Tel-Aviv, Israel, MO3A03 (2012)
O. Meusel, L.P. Chau, M. Heilmann, H. Podlech, U. Ratzinger, K. Volk, C. Wiesner
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“Chopping High-Intensity Ion Beams at FRANZ” Proceedings of LINAC2014, Geneva, Switzerland, WEIOB01 (2014)
C. Wiesner, M. Droba, O. Meusel, D. Noll, O. Payir, U. Ratzinger, P. Schneider
