Synchrotron schickt schnelle Teilchen auf einen Rundkurs Eine Schrankplattform für alle Applikationen

Für die Unterbringung der Steuerungs- und Regelungseinrichtungen des Ringbeschleunigers Alba nahe Barcelona wurden Hunderte von Elektronikschränken benötigt. Die Projektverantwortlichen suchten im Vorfeld nach einem Standardschrank, der so flexibel ist, dass er unterschiedlichste Anforderungen abdecken kann. Dabei ging es nicht nur um variable Abmessungen, sondern auch um ein Konzept, das einfaches Handling beim Komponenteneinbau ebenso sicherstellt wie Anreihbarkeit und Zugänglichkeit

Der Begriff Synchrotronlicht steht für scharf gebündelte elektromagnetische Strahlung. Diese wird in einem Ringbeschleuniger erzeugt, der aus einem Vakuumring besteht und in dem hochenergetische, elektrisch geladene Teilchen durch Magnete auf einer geschlossenen Umlaufbahn gehalten werden. Zum Einsatz kommt diese Versuchsanordnung bei Strukturuntersuchungen in Biologie, Physik, Chemie und Materialwissenschaften, ebenso in der Paläontologie, Kunst, Kulturgeschichte und Medizin. Steuerung und Betrieb einer solchen Anlage sind entsprechend aufwendig und anspruchsvoll. Auch die Anforderungen an die als „electronic packaging“ verwendeten Elektronikschränke sind entsprechend hoch.

Ein Synchroton-Teilchenbeschleuniger der nun dritten Generation trägt die Bezeichnung Alba und steht in Cerdanyola Del Vallès nahe Barcelona, Spanien (Bild 1).

Bauherr und Betreiber ist, unter jeweils fünfzigprozentiger Finanzierung der katalanischen und spanischen Regierung, das Cells-Konsortium. Im Frühjahr 2011 sind nun der Speicherring und die ersten sieben Forschungslabors, so genannte Beamlines, für unterschiedliche Experimente in Betrieb gegangen, und am Ende der insgesamt drei Ausbauphasen sollen Beamlines für 30 Experimente zur Verfügung stehen.

Der Teilchenbeschleuniger besteht aus drei Hauptteilen:

  • dem Linearbeschleuniger,
  • dem Booster (Hauptbeschleuniger)
  • und dem Speicherring.

Der Booster beschleunigt die Elektronen aus dem Linearbeschleuniger. Er besteht aus einer Vielzahl von Magneten sowie einer Reihe weiterer Elemente wie Hochfrequenzstation, Vakuum- und Rückkopplungssystem etc. Nach der Extraktion aus dem Booster werden die Elektronen in den Speicherring injiziert. In diesem Ring zirkulieren diese Hochenergie-Elektronen und erzeugen dabei das erwünschte Synchrotronlicht, das zu den verschiedenen Experimentierplätzen geführt wird. Innerhalb des Strahlrohrs für die Elektronen braucht man ein Ultrahochvakuum, damit die Elektronen nicht durch Zusammenstöße mit Luftmolekülen verloren gehen.

Schränke für drei Anwendungsbereiche

Für die Unterbringung der wesentlichen Steuerungs- und Regelungseinrichtungen des Ringbeschleunigers und der Beamlines wurden Hunderte von Elektronikschränken benötigt. Auch an die für die Informationsverarbeitung erforderliche Hardware werden hohe Anforderungen gestellt: So muss nicht nur der Betrieb der Anlage sichergestellt werden, sondern es fallen auch große Datenmengen aus den Experimenten an den Beamlines an, die zu verarbeiten sind. Auch hier sind entsprechende Server- und Netzwerkschränke vonnöten, so dass sich die Verantwortlichen des Alba-Projekts während der Projektierungsphase auf die Suche nach einem Standardschrank machten, der so flexibel ist, dass er die Anforderungen aller Bereiche abdeckt.

Die wichtigste Anforderung an den Standardschrank in allen Einsatzbereichen war -  neben variablen Abmessungen bei Tiefe, Breite, Höhe und 19-Zoll-Ausbau - ein möglichst einfaches Handling beim Einbau der Komponenten. Die Schränke für die Service-Area mit den Steuer- und Regelkomponenten direkt am Ringbeschleuniger mussten vor allem Zugänglichkeit zu den eingebauten Komponenten gewährleisten. Wichtig waren auch die Anreihbarkeit und eine hohe Stabilität der Schränke, da sie beim Aufbau auf Grund der baulichen Gegebenheiten mit einem Kran transportiert und platziert werden müssen. Die Schränke werden auf speziell angefertigten, 50 cm hohen Sockeln platziert, so dass ein Doppelboden entsteht, in dem die gesamte Verkabelung untergebracht wird. Auf diese Weise ist auch eine spätere Verkabelung der Schränke ohne Behinderung durch den Fußboden möglich. Zusätzlich wird die Stabilität der Schränke durch die fest verankerten Sockel erhöht.

Das Thema EMV wurde bereits bei der Konstruktion der gesamten Halle berücksichtigt, so dass an den Schränken keine weiteren Maßnahmen notwendig waren. Schock-/Vibrationsfestigkeit und Erdbebenfestigkeit waren  ebenfalls kein Thema, da der Bereich des Rings mit den Beamlines und die Service-Area auf einem schwingend gelagerten Fundament stehen, abgekoppelt vom Rest des Gebäudes.

Für den Einsatz als Serverschrank standen die Stabilität der Schränke und das Angebot an Zubehörteilen im Vordergrund. Die Hauptanforderungen an die Netzwerkschränke waren ein kostengünstiger Ausbau, hohe Tragfähigkeit, rationelle Montage und eine ungehinderte Kabelführung. Vielseitigkeit mit wenigen Ausbauteilen war ebenfalls gefragt.