automation in a new dimension

Teilchenbeschleuniger mit neuen Steuerungen

Lange Röhre: Der Linearbeschleuniger UNILAC misst 120 Meter und vermag Ionen auf bis zu 15 Prozent der Lichtgeschwindigkeit, also auf rund 45.000 Kilometer pro Sekunde zu beschleunigen. (Foto: J. Hosan, HA Hessen Agentur)

Das GSI Helmholtzzentrum für Schwerionenforschung in Darmstadt betreibt seit 50 Jahren eine der weltweit führenden Teilchenbeschleunigeranlagen. Nun wird die Anlage in Kooperation mit internationalen Partnern um die ‚Facility for Antiproton and Ion Research‘ (FAIR) erweitert. Mit FAIR entsteht am Forschungsstandort Darmstadt ein internationales Beschleunigerzentrum zur Forschung mit Antiprotonen und Ionen – und damit eines der größten Forschungsvorhaben weltweit. Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler aus aller Welt erzeugen und erforschen hier künftig unter Laborbedingungen Materie, wie sie sonst nur im All vorkommt. Sie erhoffen sich daraus neue Einblicke in den Aufbau der Materie und die Entwicklung des Universums, vom Urknall bis heute.

Vakuumkontrollsystem der UNILAC-Beamline
Die bestehenden Beschleuniger dienen als erste Beschleunigungsstufe. Im Zuge der Bauarbeiten unterzieht GSI den ältesten Teil der Anlage, den Linearbeschleuniger UNILAC (UNIversal Linear ACcelerator), einer umfassenden Modernisierung. Und hier kommt futronic ins Spiel. Der UNILAC besteht aus einer 120 Meter langen Strahlführung, unterteilt in zirka 50 Vakuumsektionen, die durch vakuumdichte Schieberventile separiert werden können. In der Strahlführung herrscht je nach Sektor ein Hoch- beziehungsweise Ultrahochvakuum als eine wesentliche Voraussetzung für die Teilchenbeschleunigung und die anschließenden Experimente. Um dieses Vakuum zu erzeugen und aufrecht zu erhalten, ist jede dieser Sektionen mit verschiedenen speziellen Pumpen ausgestattet, etwa sogenannte Turbomolekularpumpen und Ionengetterpumpen. Zusätzlich kommt eine Vielzahl von Messröhren für verschiedene Druckbereiche zum Einsatz, die permanent die Druckistwerte überwachen. Eine SPS-Anlagensteuerung überwacht, visualisiert und archiviert die Qualität des Vakuums und die Zustände der Schieberventile und Pumpen und bietet dem Bediener und den Vakuumexperten die Bedienoberfläche zur Steuerung der Schieberventile und Pumpen.

futronic gewinnt europaweite Ausschreibung
Im Rahmen der Modernisierung werden die Vakuum-Controller und die diskreten Steuerungen nun komplett gegen eine SPS-Steuerung und aktuelle Einheiten verschiedener Hersteller ausgetauscht. Die neue Vakuumsteuerung ist in insgesamt 17 Schaltschränken untergebracht; aufgebaut und verdrahtet bei futronic in Tettnang. Dazu kommen 75 Anschlussboxen für die stationären Vorvakuumpumpstände. Die E-Planung und -Konstruktion sowie die Software stammt von den GSI-Spezialisten. Der Auftrag war europaweit ausgeschrieben worden; erstmals hat sich futronic an einer internationalen Ausschreibung beteiligt – und konnte sich gleich gegen den Wettbewerb durchsetzen. „Mit futronic haben wir einen kompetenten Partner gefunden, der zudem mit einem ausgewogenen Preis-Leistungsverhältnis überzeugen kann“, erklärt Christine Betz, bei GSI als Gruppenleiterin Industrial Controls für das Steuerungssystem des Projekts verantwortlich. Der Umbau und die Inbetriebnahme des UNILAC-Vakuumsystems finden derzeit statt.