G Metral 1

Controlling Operation Based On Average Losses

Can a super cycle be optimized with respect to losses?

Remerciements:Denis Cotte, Karel Cornelis, Gerald Dumont, Simone Gilardoni, Rende Steerenberg

8 Mars 2012 IEFC

G Metral 2

Nombre d’alarme pour PS et PSB• PSB

– 77 en 2010(14 niveau B)

– 122 en 2011(36 niveau B)

• PS– 9092 en 2010

(284 niveau B)– 15794 en 2011

(645 niveau B)

Pax51(route Goward)

Pax36(psb)

Pax35(ejection)

Pax11

Pax33

8 Mars 2012 IEFC

G Metral 3

Distribution des alarmes dans le PSStatistic 2010 Statistic 2011

From 01/03/2010 01:32:57 To 20/11/2010 20:32:57 From 01/03/2011 01:32:57 To 20/11/2011 20:32:57Alarme A +

B Alarme BAlarme A +

B Alarme B

9092 284 15794 645PAXS11

0 0,0% 0 0,0%PAXS11

102 0,6% 30 4,7%PAXS14

416 4,6% 5 1,8%PAXS14

85 0,5% 9 1,4%PAXS31

11 0,1% 4 1,4%PAXS31

41 0,3% 10 1,6%PAXS33

76 0,8% 21 7,4%PAXS33

304 1,9% 93 14,4%PAXS34

10 0,1% 0 0,0%PAXS34

5 0,0% 0 0,0%PAXS35

2584 28,4% 126 44,4%PAXS35

2818 17,8% 336 52,1%PAXS41

114 1,3% 25 8,8%PAXS41

114 0,7% 21 3,3%PAXS42

84 0,9% 18 6,3%PAXS42

44 0,3% 3 0,5%PAXS43

57 0,6% 12 4,2%PAXS43

64 0,4% 11 1,7%PAXS51

5742 63,2% 73 25,7%PAXS51

12216 77,3% 132 20,5%

8 Mars 2012 IEFC

G Metral 4

PSBseuil A (µSv/h) seuil B (µSv/h)

PSB PAXS36100 200

PS

PAXS35PAXS43PAXS31

15 30PAXS33PAXS51PAXS11

10 20PAXS14PAXS41

3 6PAXS42PAXS34 1,3 7

PAX36 (PSB)Hormis les disfonctionnement equipement

Toujours au dessous des seuils (100 & 200 uSv/h) Quelques alarmes au PSB au cours de l’annee. Toutes du a des equipements en faute.La mise en place de SIS pourra supprimmer ce type de probleme

Aucune limitation pour le PSB.Valeur moyenne largement en dessous du 1er seuil (µSv/h)

8 Mars 2012 IEFC

Valeur moyennée sur 1H

G Metral 5

PSseuil A (µSv/h) seuil B (µSv/h)

PSB PAXS36100 200

PS

PAXS35PAXS43PAXS31

15 30PAXS33PAXS51PAXS11

10 20PAXS14PAXS41

3 6PAXS42PAXS34 1,3 7

PAX41 et PAX42Un facteur 2 en dessous des seuils pour le RUN

(3& 6 uSv/h)

PAX11 & PAX14Un facteur 5 en dessous des seuils pour le RUN

(10 & 20 uSv/h)

La majorité des moniteurs radiation de la machine PS sont en valeur moyenne bien en dessous des seuils d’alarme (Alarme niveau A)

2 moniteurs de radiations fleurtent en permanence avec les seuils d’alarme (pax.35 et pax 51)

.

8 Mars 2012 IEFC

Valeur moyennée sur 1HValeur moyennée sur 1H

G Metral 6

Les 2 zones critiques

Pour l’année 2011:le moniteur PAX35

est en valeur moyenne très proche du 1er seuil d’alarme

le moniteur PAX51 est une grosse partie de l’année au dessus du seuil A de 15uSv/h.

pax35

pax51

8 Mars 2012 IEFC

Valeur moyennée sur 1H

Valeur moyennée sur 1H

G Metral 7

La période la plus chargée1-

mar

s-11

20-a

vr.-1

1

9-ju

in-1

1

29-ju

il.-1

1

17-s

ept.-

11

6-no

v.-1

1

0E+001E+062E+063E+064E+065E+066E+067E+06

CNGS

prot

ons/

15m

n (e

9)

1-m

ars-

11

20-a

vr.-1

1

9-ju

in-1

1

29-ju

il.-1

1

17-s

ept.-

11

6-no

v.-1

1

0E+00

1E+06

2E+06

TOF

p/15

mn

(e9)

1-m

ars-

11

20-a

vr.-1

1

9-ju

in-1

1

29-ju

il.-1

1

17-s

ept.-

11

6-no

v.-1

1

0E+00

5E+05

1E+06

2E+06SFTPRO

p/15

mn

(e9)

Mi Aout, le SC de 38 BP était programmé avec :10 CNGS (2250e10), 2 SFTPRO (2450e10)9 TOF (860e10)1 AD4 EAST,7 ZERO

4.8e14 protons / minute dans le PSAvec cette configuration ‘extrême’, la machine était en permanence a la limite des seuils d’alarme A.

PAX51

8 Mars 2012 IEFC

8

Origine des pertes qui pénalisent l’opération de la machine PS

• Les pertes a l’injection par limite d’acceptance– TOF, AD, CNGS (analyse pour mise en place d’une meilleure optique,

optimisation ouverture, bump plus rapide, 4 bumps indépendants)• Pertes par instabilités

– AD injection, TOF transition (BBup [analyse de la source d’impedance en cours])

• Les pertes dus aux gymnastiques RF– Passage transition, Rotation de bunch, batch compression

• Les pertes pendant l’extraction– CT [MTE] , éjection lente, suppression des ghost sur les faisceaux LHC

• Pertes par disfonctionnement d’équipement [ou de son contrôle]

8 Mars 2012 IEFC G Metral

G Metral 9

Problèmes pour maintenir la machine a ces performances optimales

• Magnétique influencé par la composition du SC– Trajectoire d’injection dépendante du cycle qui précède– Stabilité de l’énergie a l’extraction (=>efficacité d’injection SPS pour le CT)

• 1 groupe de travail étudie le problème

• Réglage du CT– Matériel très ancien (encore contrôlé par des châssis CAMAC)– Signaux digitaux des BFAs très bruites– Sur des longues périodes, dérive des timings pour le contrôle du SPILL

• Les opérateurs PS passent une grande partie de leur temps a la programmation des super cycles (au détriment des réglages faisceaux)

8 Mars 2012 IEFC

G Metral 10

Faisceaux LHC

Pertes possibles à l’extraction [si l’on ferme le kicker pour supprimer les ‘ghost’]

0 400 800 1200 1600 2000 2400 2800 3200 36000

100

200

300

400

500

600

700

0

20

40

60

80

100

120

140

160

LHC double batchb

protons(e10)

blm

time(ms)

Prot

ons(

e10)

pert

es (

blm

uni

t)

8 Mars 2012 IEFC

G Metral 11

Faisceaux TOF

Pertes a l’injection(acceptance)

Pertes a la transitions (instabilités) [gamma jump déjà a son maxi]

Perte a l’extraction(dp/p après rotation de bunch)

Pertes dans TT2

Faisceau nécessitant un travail permanent pour le maintenir a ce niveau d’intensité

0 200 400 600 800 1000 12000

100

200

300

400

500

600

700

800

900

1000

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

TOF

bprotons(e10)blmblm1blm2

time(ms)

Prot

ons(

e10)

Pert

es (b

lm u

nit)

8 Mars 2012 IEFC

G Metral 12

Faisceaux CT

Pertes a l’injection(trajectoire des 4 anneaux)

Pertes a la transitions

Perte a l’extraction(perte du CT)

Pertes dans TT2(trajectoire des 5 tours)

Au dessus de 2000e10 Faisceau nécessitant un travail permanent pour minimiser les pertes

0 200 400 600 800 1000 1200 14000

500

1000

1500

2000

2500

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

4500

Cycles CT

bcngs 6/6/11(e10)sftpro 15/8/11blm cngsblm sftpro

time (ms)

prot

ons (

e10)

Pert

es (b

lm u

nit)

8 Mars 2012 IEFC

G Metral 13

Nos outils pour qualifier les pertes• BLMs

– 1 par section, 8 pour TT2 + BLMs rapides nouvellement installes a l’injection et l’ejection.• 1 BLM virtuel (somme des 100 BLM du PS)• Le Programme BLM survey

– Pas de BLM pour FTA et FTN

• Le trafo 1000 tours – Intensité des 1000 premiers tours base sur le WCM

• Les trafos– 1 bonne calibration de ces équipements est nécessaire pour estimer l’efficacité de

transmission

• Les moniteurs de radiations– Alarme niveau B [sonore] => impossible de la ‘manquer’– Alarme niveau A très mal intégrées pour être prises en compte pour

l’opération des machines du complexe PS

surveillance BLM OFF2010 2011

AD 4,60% 2,80%TOF 4,00% 5,00%

SFTPRO 8,90% 6,50%CNGS 8,60% 11,80%

8 Mars 2012 IEFC

G Metral 14

Problèmes d’équipements et de leur contrôle• Perte de faisceaux de façon régulière a l’injection et a l’extraction par

disfonctionnement d’un équipement (ou de son contrôle)

Le bump 16-14 pulse sur CNGS avec la valeur TOF

Le SMH42 ne pulse pas (2 fois en 15mn)

8 Mars 2012 IEFC

15

Problème de contrôle (suite)

• Quelques extraits du Logbook– PAXS35 en alarme.

Problème avec éjection de 2 cycles TOF : 1) Sur le premier cycle le SMH16 a pulse a 0A. 2) Sur le cycle suivant, une erreur d'acquisition

– PAXS35 SMH16 a pulse sur TOF avec la valeur de CNGS (ENCORE)

– PAXS35 ... On TOF, SMH16 again: 1553 RTI has nothing to send

– PAXS35 PE.SMH16 on TOF pulse with ZERO cycle CCV

– PAXS35 SMH16, pulse sur CNGS avec la valeur de consigne de TOF

– LHC50 not ejected. PAXS35. Difficile de voir sur les EQPSurvey

– Alarme radiation PAXS35 Le septum16 a pulse a la valeur du cycle CNGS (14000A) sur un cycle TOF (20400A).

Surveillance d’équipement nécessaire pour diagnostiquer l’origine des pertes

On a pourtant du arrêter ces surveillances qui chargeaient les DSCs et accentuaient le nombre de disfonctionnement.

Ces problèmes semblaient avoir diminués en fin 2011, mais étaient encore présents.Le diagnostique par ‘Oasis Survey’ n'était pas possible, les signaux étaient trop bruités

2012: le DSC de ces équipements a été change, des cartes ont été installées pour améliorer les signaux Oasis

commentaires extraits des logsd’une seule journée (fin avril)

8 Mars 2012 IEFC G Metral

G Metral 16

Analyse des Alarme B du 15 Oct au 15 NovFrom 16/10/2011 01:32:57 To 16/11/2011 20:32:57

total B531 67

PAXS11 57 10,7% 17 25,4%PAXS14 9 1,7% 1 1,5%PAXS31 8 1,5% 1 1,5%PAXS33 41 7,7% 17 25,4%PAXS34 0 0,0% 0 0,0%PAXS35 64 12,1% 25 37,3%PAXS41 4 0,8% 0 0,0%PAXS42 0 0,0% 0 0,0%PAXS43 1 0,2% 0 0,0%PAXS51 347 65,3% 6 9,0%

Les 67 alarmes correspondent a 54 réelles pertes faisceaux (plusieurs moniteurs en défaut pour la même alarme)

•1 BTP.QNO30 down•1 BFA•1PFWd•2 KFA71

•1 mauvaise programmation destination•1 KFA71 mis en 12bunch (lhc 36bunch)•2 test RP•2 MD (mauvais setting)

•2 bump 16-14 pulse pas•5 équipement avec 1 valeur fausse•8 timing SPS disable (ou freq SPS)•15 alarmes pour faisceau non éjecté

•5 alarmes enregistrées sans explication•8 alarmes non enregistrées dans le logbook

8 Mars 2012 IEFC

‘’Habitudes’’ des alarmes qui a conduit les équipes d’OP a sous estimer leur importance et leur gestion

30 alarmes expliquees par disfonctionnement du contrôle equipement

G Metral 17

Conclusion• PAX51 a été a sa limite tout au long du RUN 2011. • Réaction de l’opération aux Alarmes B insuffisante

– Enregistrement systématique, Arrêt momentané des faisceaux?– Entrée automatique (niveau B) logbook?– Alarme niveau A (comment mieux les gérer?)

• Refixer ‘des barrières’ pour faisceaux critiques– Pertes maxi, niveau BLM maxi (conséquences a accepter?)

• Trouver plus de temps aux équipes pour ajuster les ‘faisceaux critiques’– Minimiser les changement de SC…

• Continuer le travail fait sur le contrôle pour réduire les disfonctionnement des équipement d’injection et d’éjection

• Avoir des outils de diagnostiques qui ne pénalisent pas le système de contrôle– ‘Aquisition CORE’ (pour analyse post mortem a partir de la Base de donnée)

• Garder une marge de sécurité par rapport aux performances maxi de la machine (opération TOF)

Une fois cette liste de problème gérée, on pourra mesurer pour PAX51 & PAX35 la quote part de chaque opération PS en vue d’optimiser le SC pour distribuer les pertes dans le temps

8 Mars 2012 IEFC

G Metral 18

Questions ?

8 Mars 2012 IEFC

G Metral 19

PAX51 (analyse du fichier alarme)

• 12200 alarme pour le RUN 2011– Un minimum de 1320 (11%) de ces alarmes sont

fausses• De mai a juin, fréquemment, une même alarme est

enregistrée 2 fois.– Niveau A• Une alarme de 54H enregistrée du 25 au 27 juin

– Pourtant pas de faisceau de 12H17 a 13H32 le 26 juin» (acces booster !)

8 Mars 2012 IEFC

20

EASTA

8 Mars 2012 IEFC G Metral

0 500 1000 1500 20000

100

200

300

400

500

600

0

500

1000

1500

2000

2500

bprot 8/7/11blm 8/7/11

time (ms)

prot

ons(

e10)

& B

lm

pert

es (b

lm u

nit)

2009

2011

Plus de perte en 2011 qu’en 2009!Opération a analyser plus en détail cette année.Nouvel outil pour régler l’extraction lente?