Machine Protection studies for the ESS Proton Accelerator

European Spallation Source (ESS), som planlegges bygget i Lund i Sverige, vil bli verdens kraftigste nøytronkilde og forventes å bli et viktig verktøy innenfor en rekke forskningsfelter, som material- og nanovitenskap, biovitenskap, medisin og farmasi, samt industrielle anvendelser. Regjeringen har besluttet at Norge tar sikte på å bli medlem av og bidra til oppbyggingen av ESS, som forventes å komme i drift ca. 2020. Universitetet i Oslo har deltatt i utviklingen av den meget kraftige protondriveren for ESS, med bidrag til strålefysikk, stråleinstrumentering samt kritiske systemer for maskinbeskyttelse. Denne forskningsaktiviteten mot ESS har gitt Universitetet i Oslo og Norge viktig kompetanse i design og operasjon av høy-intensitet protondrivere . Denne kompetansen kan potensielt bli svært nyttig for studier av akseleratordrevne kjernereaktorer (ADS), for eksempel ADS med Thoriumreaktorer. ESS har høye ambisjoner for sitt maskinbeskyttelse-system på grunn av den meget sterke stråleeffekten. I dette prosjektet har nye metoder for maskinbeskyttelse for partikkelakseleratorer har blitt utviklet, og disse har blitt presentert på internasjonale akseleratorkonferanser.

The primary objective of the PhD project as proposed here, is to contribute to research in the field of reliability analysis methods for MPS, with focus on applicability of these techniques during the ESS design, construction and operational phases. The scope of MPS is to protect the equipment of the accelerator, the target station, the neutron instruments and the conventional facilities from damage induced directly or indirectly by beam losses. The assigned design function of MPS is to switch off the p roton beam upon detection of critical or non-nominal conditions. The design function must be performed during beam operation periods. At the same time as MPS must assure protection of equipment it must avoid false beam stop triggers leading to unnecessary beam-unavailability or machine downtime. Conceptually, the role of MPS is to ensure maximum beam availability with high reliability. It is required to give special focus to the measures needed to achieve the ESS' mission goal with respect to the require d high beam availability and the related 95% reliability.