Eine der wichtigsten Maschinen hier bei DESY ist der LINAC II, er gehört zum sogenannten Vorbeschleunigerkomplex. Früher war er für die Lieferung von Elektronen und Positronen für die Experimente bei HERA zuständig. Heute konzentriert er sich ganz auf Elektronen und ist das Herzstück für PETRA III und für DESYs Zukunftsprojekt PETRA IV.

Im LINAC beginnt die Fahrt der Elektronen. Hier werden sie in verschiedenen Abschnitten auf Trab gebracht, insgesamt auf 450 MeV. Dabei werden Magnetaufbauten benutzt. Sind diese unter Strom gesetzt, werden - je nach Größe und Form dieser Aufbauten - Magnetfelder erzeugt, um die Teilchen zu bewegen und zu lenken. Es leuchtet ein, dass bei den Geschwindigkeiten, die erreicht werden müssen, auch viel Energie im Betrieb der Beschleunigeranlagen benötigt wird.

Bei Studien zur Weiterentwicklung des LINAC sind Benno Zeitler aus der Gruppe MIN zwei Sachen aufgefallen:

1. Im LINAC werden zwei spulenförmige Magnete, sog. Solenoide, zum Transport der Elektronen genutzt.
2. Es gibt ein altes Quadrupol-Dublett in der Anlage, welches zwar noch da war, aber nicht mehr genutzt wurde. Mit diesem Dublett – zwei aufeinanderfolgende Quadrupole – wurden früher die Elektronen fokussiert, sprich auf einen Punkt hin (ab)gelenkt.

Direkt am LINACII: Im Vordergrund sieht man das Quadrupol-Dublett, gefolgt vom Solenoidmagneten.

Beide Magnetaufbauten haben (eigentlich) unterschiedliche Funktionen und sind daher auch unterschiedlich stromintensiv im Betrieb.

Ein Solenoid ist lang und rund wie ein Zylinder. Dadurch formt er den Strahl kreisförmig, so wie er hier am Ende gebraucht wird. Ein Quadrupol hingegen besteht aus vier gegenüberliegenden Magneten und ist deutlich effizienter als ein Solenoid. Die erzeugte Strahlform ist allerdings komplizierter, und um einen ovalen oder gar kreisrunden Strahl zu bekommen, werden mehrere dieser Aufbauten benötigt.

Benno Zeitler hat ausgerechnet, wieviel Leistung das Quadrupol-Dublett benötigt, um die Elektronen ohne Ablenkung zu transportieren und diesen Wert mit der notwendigen Leistung der Spulen für dasselbe Resultat verglichen. Das Ergebnis ist unglaublich: 9 W gegenüber 162 kW.

Im April 2023 wurde diese Änderung umgesetzt und es hat sich gezeigt, dass die Einsparung noch viel größer ist. Sie liegt bei 180 kW! Bei etwa 6.500 Betriebsstunden pro Jahr entspricht das ungefähr 1,2 GWh, die eingespart werden können – ein Fünftel des Gesamtverbrauches des LINAC II-Komplexes. Damit spart DESY bares Geld. Und nicht nur das: Es werden 468 t weniger CO₂-Emissionen verursacht.

Diese Maßnahme trägt erheblich zu DESYs nachhaltigem Energiekonzept bei und wir freuen uns sehr darüber.

Danke!