LINAC Accelerators Adrian Pitigoi – Empresarios

Odei Rey Orozco ‐ Universitaet Stuttgart (D

INTROD

MAXMAX ‐‐ (MYRRHA Accelerator  (MYRRHA Accelerator  eXperimenteXperiment)) MAX Task 4.2 ‐ SNS (ORNL) Linac ‐ Reliability modeling (methodology 

MAX Task 4.2 SNS (ORNL) Linac Reliability modeling (methodology currently applied for NPPs –with RiskSpectrum (RS‐PSA)

MAX Task 4 4 MYRRHA Linac

MAX Task 4.4 ‐MYRRHA LinacReliability model

LINAC ACCELERATORS MODELLING

SNS Li   li bilit   l i SSNS Linac reliability analysis

‐ Feedback on SNS Linac performance 

‐Modeling tool for  Task 4 4

S

Modeling tool for  Task 4.4

Draft preliminary conclusions and recommendations:

‐Maximize the reliability/availability/safety of MYRRHA Acc.y y y

‐ Guidance for designing the MYRRHA Accelerator.

SNS Linac Risk S t   d lSpectrum model

M rrha Linac desi nMyrrha Linac design:Low energy section – Injector/Linac front end:  Multicell cavities – Modularity & fault tolerance not 

applicable Parallel Redundancy ‐ 2  parallel Injectors with fast switching

M(

Ser

Myrrha Linac Risk Spectrum model

Outcomes of the simulations:Outcomes of the simulations:Without/WithWithout/With Injector redundancy Injector redundancy ‐‐‐‐AvAv

totoMTBFs of MTBFs of diagnosticsdiagnostics‐‐reliability targetreliability target vvof compensationof compensation function reliability function reliability ‐‐‐‐ AvAv Superconducting partSuperconducting part‐‐ assuming larger assuming larger componentscomponents ((better comps. Reliability)better comps. Reliability)‐‐‐‐ LinacLinac Fault FrequencyFault Frequency could evolve fromcould evolve fromthan 10/3mthsthan 10/3mths

MyrteMyrte WP2 WP2 –– Task 2.9: Linac4 Task 2.9: Linac4 ‐‐CERN &  CERN &  LinacLinac for for MyrrhaMyrrha –– reliability moreliability mo

Li      l  Li Linac4  to replace Linac2

complex (from 2020)

Availability‐critical (targy g

Reliability Run (RR) star

Development of commo

U i   l  RR f il Using relevant RR failur

CONCLU

HighHigh‐‐reliability for MYRRHA reliability for MYRRHA LinacLinac ‐‐ anticipated in the anticipated in the 

CONCLU

gg yy ppdesigndesign of the machine.of the machine. Compensation (faultCompensation (fault‐‐tolerance)tolerance) ‐‐ solution to minimize the effect of RF/magnets solution to minimize the effect of RF/magnets failuresfailuresfailuresfailures

Double injector Double injector ‐‐ improving the  overall reliabilityimproving the  overall reliability (avoid trips caused by (avoid trips caused by components in the frontcomponents in the front‐‐end), assuming a  highend), assuming a  high‐‐reliable switching magnetreliable switching magnet

Parallel redundancyParallel redundancy for power supplies and controllersfor power supplies and controllers (and other components in the SCL and HEBT)

‐ Design for ReliabilityAgrupados Internacional (EAI), SPAIN

DE), Jan Uythoven (CERN) , Andrea Apollonio (CERN)

DUCTION

MYRTEMYRTE ‐‐ Research activities to demonstrate the feasibility of Research activities to demonstrate the feasibility of transmutation of hightransmutation of high‐‐level nuclear waste at industrial scale level nuclear waste at industrial scale transmutation of hightransmutation of high‐‐level nuclear waste at industrial scale level nuclear waste at industrial scale (MYRRHA (MYRRHA ‐‐ long term supporting research facility for  Accelerator Driven long term supporting research facility for  Accelerator Driven SpallationSpallationsystem (ADS)system (ADS)

MYRTE WP2MYRTE WP2–– continues MAX activities continues MAX activities aimed to demonstrate high reliability of aimed to demonstrate high reliability of g yg yMyrrhaMyrrha Linac is achievableLinac is achievable

MODELLING RESULTS

SNS Reliability Analysis Accelerator downtime t ib ti  (b   t )SNS Reliability AnalysisMost affected SNS Linac parts/systems :

SCL systems ( )

Accelerator trip failures frequency (by system)

contribution (by system)

Front‐End systems (IS, LEBT, MEBT) Diagnostics & Controls

SCL RF system SCL Power Supplies and PS Controllers

RF System failures (no. & 

SNS RS Model results

RF System failures (no. & duration‐hours)

SNS RS Model results‐ in line with SNS Logbook data statistics: RF system and electrical failures ‐most frequent Electrical systems failures ‐ most contributing to accelerator downtime 

Medium and High energy section – Independently‐phased superconducting section ‐Highly modular (individual, independently controlled accelerating cavities). rial redundancy ‐ strong tolerance to faults.

vailability from 70% vailability from 70% o 75%o 75%value + value + target value target value vailability to 80%.vailability to 80%.r MTBF for r MTBF for Availability to 97%.Availability to 97%.m m 100/3mths to less 100/3mths to less 

odelling odelling 

 i  CERN I j  2 in CERN Injector 

get > 95%)g 95

rted in July 2017)

n input format

 d  f  M h  Lie data for Myrrha Linac

USIONS

MyrteMyrte WP2 WP2 –– Task 2.9 Next StepsTask 2.9 Next Steps

USIONS

AFT for LINAC4; Reliability Run  data used to  refine & validate the LINAC4 Reliability model

LINAC   d li   l i   d i  f  M h  Li  hi hLINAC4 modeling conclusions  recommendations for Myrrha Linac high‐reliability (1st  phase: LINAC Injector + Accelerator up to 100 MeV)

[in consideration of previous recommendations from D4.4 (MAX) reliability p 4 4 ( ) yreport.]