Säulenwiderstände für einen en-tandem

NUCLEAR

INSTRUMENTS

AND METHODS

I37

0976)

I99-2oo;

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NORTH-HOLLAND

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S A U L E N W I D E R S T A N D E FUR E I N E N E N - T A N D E M W. K R E I S C H E

Phys. Inst. der Universitiit Erlangen-Niirnberg, Erlangen, Deutschland Eingegangen am. 8 Juni 1976 Details and experiences with two kinds of column-resistors for an E N - T a n d e m are reported.

Zur Linearisierung des Spannungsabfalls zwischen Hochspannungsterminal und Basis der Maschine wird in Van-de-Graaff Generatoren h~iufig ein Ohm'scher Spannungsteiler verwendet. Beim EN-Tandem der Fa. H V E C sind auf der HE- und LE-Seite der Maschine je ca. 150 Widerst~nde mit ca. 400 M-Q pro Stack vorgesehen. Bei einer Terminalspannung von 7 MV ergibt sich daraus ein Spannungsabfall von etwa 45 kV je Einheit. Gegen m6gliche auftretende 0berspannungen sind diese Widersdinde durch Funkenstrecken an der Sfiulenkonstruktion geschiitzt. Trotzdem mtissen diese Widerstande von Zeit zu Zeit erneuert werden, weil, wie die Erfahrung zeigt, der Widerstandswert hS,ufig stetig zunimmt und schlieglich die Gefahr besteht, dab die Potentialverh/iltnisse nicht mehr durch diesen Ohm'schen Spannungsteiler festgelegt werden. DariJber hinaus k o m m t es auch zu Ausf/illen einzelner Widerstfinde aus verschiedenen Ursachen. U m die Betriebskosten der Maschine m6glichst gering zu halten, haben wir versucht ffir diese S/iulenwiderst~inde eigene Konstruktionen zu verwenden. ZunS, chst wurde eine solche Widerstandseinheit auf der Basis von Kohleschichtwiderst~inden aufgebaut. Sic bestand aus 4 Widerstfinden in Serie der Type Victoreen Serie HV von je 100 MO. Die Einheit war damit sowohl hinsichtlich der Leistung als auch der maximal vertdiglichen Spannung deutlich iiberdi-

mensioniert. Die einzelnen Widerst~inde waren durch aufgeschraubte Aluminiumteile verbunden, die Halterung der Einheit bestand ebeofalls aus Aluminium (siehe Fig. 1). Im Betrieb traten an der Oberflfiche Besch~idigungen auf. Diese waren stets verbunden mit starken Ablagerungen yon Staub, der durch den Bandabrieb entsteht. U m diese Besch~idigungen zu vermeiden wurde die Oberfl~ichenschutzschicht dieser Widerstfinde, die nur aus einer Lackschicht bestand, erheblich verstfirkt. Dazu wurde die Widerstandseinheit mit einem Isolierschlauch fiberzogen. Damit wurde die Maschine ca. 7000 Stunden betrieben und erreichte Spannungen bis zu 6.5 MV. W~ihrend des Betriebes traten jedoch an den Aluminiumhalterungen teilweise erhebliche Besch~idigungen auf, deren Ursache nicht v611ig gekliirt wurde. Es mu6ten wahrend dieser Betriebszeit ca. 50 Widerstandseinheiten, dies sind etwa 15 %, ersetzt werden. U m die Kosten pro Widerstandseinheit weiter zu senken und um die auftretenden Kontaktschwierigkeiten zu vermeiden wurden Widerstandseinheiten auf der Basis von Kohle-Masse-Widerstfinden verwendet. Eine Einheit bestand aus 18 in Serie geschalteten S/:iulenwider stand /,.100M~ Typ Victoreen HVF 20kV, 6W, 5%

Gesamte Anordnungmit Schrumpfschlauchuberzogen Polyolefin-Basis, 50kV/mm, Wid 1015f~/cm 595 Wderstonde

Stclhlkugel 8~

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Beide Enden verstiftet ~ "

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Werkstoff AI

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Werkstoff Ms

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Fig. 1. Widerstandseinheit auf der Basis von Kohle-SchichtWiderst~inden.

Fig. 2. Widerstandseinheit auf der Basis von Kohle-MasseWiderst~.nden.

200

w. KREISCHE

Einzelwiderst~inden von je 15 MD, 2 W Type Allen Bradley HB, die sich bereits in einer CN-Maschine bew~hrt habenl). Die einzelnen WiderstS.nde werden in einem Hartpapierrohr gehaltert. Ober eine Feder an einem Ende werden sie zusammengedrtickt, die Widerstfinde bertihren sich dabei und dadurch wird die elektrische Verbindung hergestellt. An beiden Enden sind Halterungen aus Messing angebracht (siehe Fig. 2). Auf einen zus/itzlichen Schutz der Widerstandseinheit durch eine eigene Funkenstrecke wurde verzichtet. Beim Einsatz im Beschleuniger zeigte sich nach ca. I000 Betriebsstunden ein Ansteigen des Widerstands-

wertes um etwa 10%. Danach blieb dieser Wert nahezu konstant. Bisher wurden damit mehr als 10 000 Betriebsstunden erreicht. Es muBten bisher et,va 20 Stfick, also etwa 7%, ausgewechselt werden. Die Materialkosten fiir eine Widerstandseinheit sind gering. Im Betrieb haben sich diese S~ulenwiderstfinde bewfihrt.

Literatur 1) W.T. Newton, Oak Ridge National Laboratory, private Mitteilung.