S1-G ｸﾗｲｵﾓｼﾞｭｰﾙ現状報告

大内

2009/10/26 1LC 　技術検討会 （ S1－ G関連）

2009/10/26 LC 　技術検討会 （ S1－ G関連） 2

S1-GlobalThe main target of the S1-Global：

Operating a cryomodule with an average accelerating gradient of 31.5 MV/m with 8 cavities under the international research collaboration.

Included research subjects:1. Experience the design, assembly and the alignment procedures for

cavity packages from participating parties.2. Measure the heat loads for the cavity packages and the cryomodule for

the static and the 31.5 MV/m dynamic conditions.3. Conduct the comparative studies of performance of cavities from the

participating institutes.4. Attempt to attain an average accelerating gradient of 31.5 MV/m in a

pulsed RF operation at 5Hz with 1ms flat-top length, 0.07% rms amplitude variation and 0.35 degree rms phase variation.

5. Advance implementation of the ‘plug-compatibility concept’

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S1-Global cryomodule overview

• S1-Global collaborative profile– INFN: Design and construction of the 6m Module-C for DESY and FNAL cavities– DESY: Two TESLA type cavities with Saclay tuner– FNAL: Two TESLA type cavities with blade tuner– SLAC: Power distribution system for Module-C and input coupler conditioning– KEK: 6m Module-A for KEK cavities, four TESLA-like cavities and infrastructure for completing

the module tests

FNAL DESY KEK

Cryomodule-C Cryomodule-AConnection to 2K cold box

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Design of Module-C

Design features of Module-C:– Design is based on the TTF Type-III cryomodule, and the vacuum vessel length is 5800 mm.– The cold mass is designed to be supported with two support posts from the vacuum vessel.– The distance between input couplers on the vessel is 1383.6 mm, and the distance between

cavities on the string at warm is 1384.14 mm. They are same as TTF III.– Design difference of cavity packages are included;

• DESY cavity: Saclay tuner, outer magnetic shield and package length=1283.4mm• FNAL cavity: Blade tuner, outer magnetic shield and package length=1247.6mm

Module-C

Cross section of Module-C

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Cryomodule components of Module-C Construction schedule of Module-C components by INFN/Zanon

We are here.

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Cryomodule components of Module-C Construction schedule of Module-C components by INFN/Zanon

We are here.

Scheduled shipping dateTransportation by ship

KEK expects to receive the Module components.

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Construction situation in Zanon at 16 Sept. 2009Machining the vacuum vessel was almost completed.Rust will be removed from the vessel surface, and after painting and treating the vacuum flange surface, the vessel will be packed.

The cold mass was assembled in the final shape, and after disassembling the thermal shields in the lower part, the set of components will be packed.

GRP and WPMsThermal sensors are already assembled.2009/7/27-31

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FNAL/DESY cavities

• Two DESY cavities will be transported to KEK in December.

• The horizontal tests of two cavities will have been completed in DESY.

• The cold couplers will be assembled before transportation.

• Two FNAL cavities will be transported to KEK in the end of December.

• Two cavities will be tested in the vertical cryostat, and the LHe supply pipe will be welded to the jacket before transportation to KEK.

• The cold couplers will be assembled before transportation.

ヘリウム供給配管の赤線部を各研究所で切断後、 KEKへの輸送を依頼している。FNALとは確認出来ているが、 DESYとは担当者との連絡がつかないため確認できていない。（ベローズの寸法に合うように切断する必要がある。）

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Welding of liquid helium supply pipes• 担当者： Tug (FNAL) 、 Kay (DESY)

– DESY can supply the auto welding machine.???– Welding work by DESY and FNAL at KEK-STF:

• DESY is very busy for the FLASH upgrade activity. No confirmation of welding work at STF by DESY personnel.　

• FNAL ??• 日本側の組み立て会社による Tiパイプの溶接作業（トレーニングが必要）

• Pipe size– FNAL: OD=73.02 mm, DESY: OD=76.1 mm

• 変換パイプを FNALが製作する。

FNAL FNAL DESY DESY

KEK pipe (SUS)Ti-SUS junction

Ti-SUS junction

Module-Cの組み立ては、 FNAL/DESYの現場指導及び作業、 KEKが作業補助（外注会社）を行うものとして検討してきた。現状、 DESY/FNALの現場指導・作業が非常に不透明。日本サイドで組み立てを全て行う場合：

• Module-Cの３ D図面から、請負会社作業員が作業できる図面を作る必要がある。

• 作業図面は KEK側で作ることになり、且つ請負会社設計部及び作業担当者との打合せが必要となる。（ 11月、 12月でこの作業を完了しなければならない。）

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Proposal at ALCPG09:Bellow pipe between the gate valve and FNAL cavity

• Bellow pipe and the flange of the gate valve： KEK

• Cavity flange： FNAL• KEK will send the bellow pipe with

welded the gate valve flange to FNAL, and FNAL welds the FNAL cavity flange and the KEK bellow pipe.

FNAL

KEK

1. KEK空洞グループが FNAL空洞と KEKゲートバルブ間のベローパイプを製作する。• 概略図面を FNALに送り、相互に確認する。（ 10月 27日に作業予定。）

2. FNALには真空リーク試験用に閉止フランジと 6角アルミシールの供給を依頼してある。

3. 問題は、 FNAL側の空洞のタイプが決まっていない。• 11月 11日にならないと FNALの縦型テストスタンドが準備できない。• FNAL空洞の候補は、 AES-2（ long-short）と Accel-11（ short-short）。

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Vacuum pipe for input couplers

Proposal at ALCPG09Vacuum pipe for input couplers: KEK (Cavity group)Connection bellows and flanges: DESY and FNAL

In order to manufacture the vacuum pipe, KEK needs the dimensions of the connection flange and the seal to the input coupler bellow flange.

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Module-C vesselの信号線ポートは KEKで準備

Upper side

温度計、歪ゲージ、ピンダイオード信号信号線本数＝ 492One terminal has 48 pins.In total, 13 terminals are prepared.

• Number of pins = 624

WPMs

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Flanges of T-shape port shown by DESY, KayA-flange B-flange

D-flange

Stepping motors

4 BPM2 Acc

WPM

WPM

WPM

WPM

2 Piezo

2 e- pickup coupler2 cavity HOM1 cavity pickup2 PT1000 coupler1 STC He vessel

For S1-G cryomodule:• 2 Piezo• 2 e- pickup coupler• 2 cavity HOM• 1 cavity pickup• Stepping motor

Thermal sensor cables will go through from another terminals.No BMP and No Acc (?)

INFNからは閉止フランジのみ送られてくる。ポートフランジの設計が必要。ターミナルの図面が必要。

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Design of Module-A

Cross section of Module-A

Module-A

1. Module-A cryostat and cold mass components are those for STF Tesla-like cavities; re-used. 2. Design features of Module-A:

• Thermal and mechanical designs are based on the TTF Type-III cryomodule, and the length of the vacuum vessel is 5515 mm.

• Module-A is connected to Module-C with a big vacuum bellows and reduced cooling pipes.• Cooling pipe sizes are different from those of Module-C.• KEK cavities have two types of tuner location with respect to the cavity jacket.• Ti-SUS junctions are used in the cross-connect pipe between LHe supply pipe and cavity jackets,

and in the cool down/warm up pipe.

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KEK cavities of S1-G cryomodule

1247.8

58 58

1247.8

• The tuner is located out side of support lugs and on the opposite side of input coupler.

• The support lug distance is 650 mm.• The support lugs locate in the horizontal plane of beam

axis.

• The tuner is located in the middle of He jacket.• The support lug distance is 750 mm.• The support lugs locate in the horizontal plane of beam

axis.• The plug compatible standard design.

A-type B-type

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Modification of the vacuum vessel1. 4 ports for the new tuner driver shaft and 4

access windows for assembling the tuners.2. 3 view windows of laser position monitors

to measure the GRP deformation during thermal cycle.

10月 21日に日立へ持ち帰り、2010年 1月 15日KEK着

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Modification of the He gas return pipe and shield plates

1. Removing the present cavity support shapes and making the redesigned shapes at the new locations.

2. Making windows on the thermal shields for the tuner shafts and laser position monitors.

3. Assembling 5 WPMs on the He gas return pipe.

New design

10月 21日に日立へ持ち帰り、2010年 1月 15日KEK着

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Ti-SUS異材継手

Module-C

Tiパイプ

SUSパイプSUSパイプ

STFでの Ti-SUS異材接合リーク試験

計測関連

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Module-A• Cernox抵抗温度計 = 25点（ 1.4K～ 100K）• Carbon抵抗温度計 = 16点（ 1.4K～ 100K）　温度計校正作業が必要• PtCo抵抗温度計 =26点（ 2K～ 300K）• CC熱電対温度計 =33点（ 70K～ 300K）• 歪ゲージ =24点• ピンダイオード =24点• WPM=13台

Module-C• Cernox抵抗温度計 = 27点（ 1.4K～ 100K）• Carbon抵抗温度計 = 16点（ 1.4K～ 100K）　温度計校正作業が必要• PtCo抵抗温度計 =26点（ 2K～ 300K）• CC熱電対温度計 =35点（ 70K～ 300K）• 歪ゲージ =24点• ピンダイオード =24点• WPM=5台

計測関連（温度計取付・配線・計測器整備）の作業は、素核研近藤氏の協力を得て行っている。

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Cryomodule construction schedule

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Module assembly schedule-1

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Module assembly schedule-2

まとめ• INFNのクライオスタット部品は KEKへの輸送の為の作業を行っている。 11月末には KEKに到着予定。

• Module-Cの組立作業：– DESY/FNALによる指導・作業が非常に不透明。– 日本側で行う場合、組み立てに必要な図面を KEKで準備する必要がある。

• 作業内容を来年１月からの作業前に作業員に周知させる必要がある。• 組立のスケジューリングの再検討が必要。

• Module-Cの空洞関連の部品：– ゲートバルブと FNAL空洞間のベローパイプ（ KEK空洞グループが製作）

• FNALの空洞が決定されていないことから最終形状が決まっていない。– T-型パイプフィードスルーの信号線の割振り、コネクタータイプの決定。– インプットカップラー真空引きヘッダーパイプ（ KEK空洞グループが製作）

• Module-Aの関連部品：– 真空容器、 GRPは 10月 21日に日立に持帰り、改造を開始。– Ti-SUS異材継手の試験・カーボン抵抗温度計の校正を 10月 15日～ 11月 6日。

• 現場作業は、大内と近藤の２名が研究所側の担当者で、この他、関連研究所との調整、ｸﾗｲｵﾓｼﾞｭｰﾙ設計作業（計測系も含む）、会社との調整等があり限界状態。– 今後、並列に予定されている計画に対応するにはグループとしての人員の増員、 LC内部でのグルーピングを検討して頂きたい。

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