Beschaffung betriebsbereiter SRF-Beschleuniger-Kryomodule (DFG GZ: A 689)

Deutsche Forschungsgemeinschaft e. V., Zentrale Beschaffungsstelle

Spezifikation für 1 oder 2 voll ausgestattete SRF Kryomodule fur MESA.
1) Ziel:
Im Rahmen des Exzellenzclusters PRISMA (Prazisonsphysik, fundamentale Wechselwirkung und Struktur der Materie), entwickelt das Institut fur Kernphysik der Johannes Gutenberg-Universitat Mainz derzeit einen energieruckgewinnenden Linearbeschleuniger mit mehreren Umlaufen fur kernphysikalische Experimente – MESA (Mainz Energy-recovering Superconducting Accelerator).
Dieser Dauerstrich (CW) Beschleuniger soll kontinuierlichen Elektronenstrahl mit Teilchenenergien von bis zu 155 MeV mit einer Stromstarke von bis zu 10 mA liefern. Die Anlage wird als rezirkulierender Linac installiert und mit einem Energiegewinn von 50 MeV pro Umlauf betrieben.
Um die vom Gebäude vorgegebenen Rahmenbedingungen und somit letztlich die benötigte Beschleunigungsfeldstarke zu erreichen, wurde supraleitende HF (SRF)-Technologie zur Beschleunigung gewahlt.
Der Leistungsumfang beinhaltet die Herstellung von einem oder zwei betriebsbereiten SRF Kryomodulen, die dem Elektronenstrahl zu einem ausreichenden Energiegewinn ermöglichen.
2) Allgemeines
Im Folgenden werden die erforderlichen Leistungs- und weitere Daten der Kryomodule abgesteckt.
Einige der geforderten Werte implizieren, dass nach dem anerkannten Stand der Technik besondere technische Hilfsmittel eingesetzt werden müssen (z. B. magnetische und thermische Abschirmung,…). Parameter außerhalb dieser Grenzen sind grundsätzlich möglich, diese müssen allerdings mit fundierten Argumenten begründet werden.
3) Betriebsparameter
Die folgenden Daten werden von dem/den den Kryomodul/en und dessen/deren Ausstattung/Peripherie erwartet:
— Betriebstemperatur der supraleitenden Beschleunigungsstrukturen:
T=1,8-2 K in einem suprafluidem Heliumbad.
— Energiegewinn des Elektronenstrahls:
E ≥ 25 MeV pro Kryomodul bei zwei Modulen, respektive E ≥ 50 MeV bei einem einzelnen Kryomodul.
— Dämpfung von Moden höherer Ordnung:
Antennen-, Hohlwellenleiter oder Strahlrohrabsorber, betriebsfähig fur den CW Betrieb beim nominellen Energiegewinn.
— Maximal abgegebene Wärmeleistung ins T = 2 K Heliumbad:
Pdiss ≤ 40 W pro 25 MeV Energiegewinn (beinhaltet statische und dynamische Verluste im CW Betrieb).
— Thermische Abschirmung:
Verwendung von flüssigem Stickstoff, gasförmigem Helium oder anderem angemessene Kühlmittel.
4) Kavitäten
— Form der Kavität:
elliptische Kavitäten, entwickelt für ein relativistisches β = 1.
— Betriebsfrequenz f0(T = 2 K, Vakuum) der TM010-pi-Mode:
795 MHz < f0 < 1505 MHz.
— Werkstoffe für Kavität und Heliumtank:
Kavität: feinkristallines Niob-Blech mit RRR > 300
Endgruppenbauteile: Reaktor Qualität Nb (RRR ≥ 40) Flansche: NbTi Legierung.
Tank: Titan.
— HF System der Kavität:
P > 15 kW (CW) müssen pro Kavität dem Strahl mittels des Leistungskopplers zur Verfügung gestellt werden. Die Präparation und Konditionierung der Leistungskoppler gehört ebenfalls zum Leistungsumfang seitens des Herstellers.
Diagnose Pickup-Antenne für das HF-Signal.
Die externe Güte Qe für den Leistungskoppler ist frequenzabhängig und muss abgestimmt werden.
Für die externe Güte Qe der HOM Dämpfer für den TM010 pi-Mode gilt Qe > 5*1011
— Herstellung der Kavitäten:
Alle Kavitäten müssen nach dem Schweißen des Helium-Tanks innerhalb einer Spanne von 100 kHz abgestimmt sein, insbesondere ±50 kHz um f0(Raumtemperatur, evakuiert) Die Feldglattheit nach dem Schweißen des Helium-Tanks soll besser als 10 % sein. Die Oberflächenbehandlung (z. B. Beizen, Spülen, Ausheizen) muss aktuellen Standards, wie beispielsweise – aber nicht ausschließlich – der Spezifikation der European XFEL Kavitätenherstellung folgen.
— Mechanische Toleranz:
die Geradheit über die Länge der Kavität muss < 0,5 mm sein.
5) Mechanische und weitere Daten:
— Kaltes Abstimmsystem:
grobes & feines Abstimmsystem (Piezo-Aktuator für Mikrophonie), Abstimmbereich.
> 100 kHz
— Temperatur-, Vakuum und HF-Diagnose:
Ausreichende Helium-Füllstands-, Temperatur-, und Vakuumsensorik sowie HF Diagnose muss installiert sein, inklusive zugehöriger Dokumentation
— Ausrichtungstoleranzen:
Ausrichtungstoleranzen müssen abgestimmt werden, aber Justagemöglichkeiten müssen vorhanden sein, die Geradheit über die Gesamtlänge des Strahlrohrs eines Moduls (Flansch zu Flansch) wird mit weniger als 0,5 mm erwartet.
— Dimensionen:
Gesamtlänge eines Kryomoduls zwischen den Strahlrohrflanschen (ohne abnehmbare Teile).
< 7 m
— Gewicht und Transport:
Es gibt keine konkreten Vorgaben für das Gesamtgewicht eines Moduls.
Ein Transportrahmen/Träger für den Transport des Moduls in die vorgesehene Position in der Beschleunigerhalle muss zur Verfügung stehen.
Begrenzungen für Beschleunigung, Stöße und Verkippung während des Transport müssen definiert werden und passende Messsysteme während des Transports installiert sein Transport unter Vakuum oder getrocknetem Stickstoff (ist festzulegen).
— Flansche und Dichtungen:
UHV, Vollmetall, konkreter Typ ist festzulegen.
— Schnittstellen/Steckverbindungen/Durchführungen:
Steckverbindungen und Schnittstellen am Kryomodul müssen entweder im Angebot und/oder im Kaufvertrag definiert werden.
— Mechanische Verbindungen:
Sämtliche Verschraubungen müssen dem metrischen System entstammen, ansonsten muss entsprechendes Werkzeug im Lieferumfang sein.
— Strahlvakuumsystem:
muss in staubfreier Umgebung moniert und abgedichtet werden Dichtungen und Strahlrohrventile müssen aus Vollmetall sein.
— Abnahme:
Die einzelnen Kavitäten müssen auf ihre Leistungsfähigkeit bei T = 2 K getestet werden.
Die endmontierten Kryomodule müssen auf Dichtigkeit bei Raumtemperatur und LHe- Temperatur beim Hersteller geprüft werden.
Die vollständigen Kryomodule müssen entweder beim Hersteller oder beim Kunden auf Einhaltung der Spezifikation geprüft werden.
6) Herstellungsprozess und Qualitätskontrolle:
— Dokumentation:
Ein Datenblatt und ein Betriebs- und Wartungshandbuch inklusive technischer Zeichnung(en), Verkabelungsplan, Beschriftung und Benennung aller Schnittstellen müssen vom Hersteller zur Verfügung gestellt werden.
Das Messsystem für Halbzell- und Hantelmessungen muss vom Hersteller spezifiziert und zur Verfügung gestellt werden.
Zusätzlich muss der Herstellungsprozess der Kavitäten und anderer Komponenten zwecks der Nachverfolgbarkeit protokolliert werden, dies beinhaltet unter anderem die Messergebnisse der Frequenzmessung der Halbzellen und Hanteln, nach der Abstimmung und die Feldprofilmessungen.
— Wartung:
Es ist zu definieren welche Wartung vom Kunden durchgeführt werden kann, und welche Wartungsschritte zwingend vom Hersteller durchgeführt werden müssen.
— Herstellungszeitplan:
Der Hersteller muss mit dem Angebot einen detaillieren Produktions(zeit-)plan abgeben.

Die Frist für den Eingang der Angebote war 2014-07-20. Die Ausschreibung wurde veröffentlicht am 2014-06-20.

Die folgenden Lieferanten werden in Vergabeentscheidungen oder anderen Beschaffungsunterlagen erwähnt:

• • RI Research Instruments GmbH

• • Deutsche Forschungsgemeinschaft e. V., Zentrale Beschaffungsstelle

• • Industrielle Maschinen

• • Rheinhessen-Pfalz › Mainz, Kreisfreie Stadt