В рамках модернизации Большого адронного коллайдера (LHC) в ЦЕРНе произошёл значительный прогресс, обозначивший новый этап в разработке его версии с высокой светимостью (HL-LHC). В магистральной зале ЦЕРНа была успешно внедрена новаторская система холодного питания на испытательном стенде IT HL-LHC. Эта установка играет ключевую роль в обновлении, направленном на увеличение светимости ускорителя и расширение возможностей для фундаментальных физических исследований.
Ускоритель высокой светимости LHC (HL-LHC) представляет собой значительное усовершенствование текущего LHC, благодаря чему планируется увеличить количество столкновений частиц и, соответственно, объём собираемых данных. HL-LHC будет генерировать объём данных в десять раз больший, чем текущий коллайдер, позволяя более детально изучать такие явления, как бозон Хиггса, и обнаруживать новейшие аспекты фундаментальных законов природы.
Фокусирующие магниты пучка, известные как внутренние триплеты, являются основными элементами этой модернизации. Эти магниты будут размещены по обе стороны точек столкновения в экспериментах ATLAS и CMS с новыми системами, обеспечивающими питание, защиту и выравнивание. Как и магниты LHC, они будут функционировать при температуре 1,9 К, ниже температуры открытого космоса.
Недавно установленная на испытательном стенде система холодного питания включает в себя длинную линию электропередачи, специально разработанную для подачи токов к магнитам при различных температурах. В её состав входит высокотемпературная сверхпроводящая линия длиной примерно 75 метров, изготовленная из сверхпроводников, таких как диборид магния. Она способна передавать ток силой 120 кА от 20 преобразователей питания, расположенных в новом туннеле HL-LHC, при комнатной температуре, к магнитам в туннеле LHC практически без потерь энергии.
Это достижение последовало за десятью годами разработки различных аспектов системы холодного питания. Восемь таких систем будут внедрены под землёй в LHC после полной квалификации. Команда транспортной службы CERN сыграла важную роль в этом сложном процессе установки.
Амалия Балларино (Amalia Ballarino), руководитель проекта системы холодного питания HL-LHC.
Установка системы холодного питания, вес которой достигает 5 тонн, потребовала подготовки и координации. Использовались два полностью синхронизированных мостовых крана, а команда в ручную размещала и корректировала её позицию.
«Перед манёврами мы разработали сложные процедуры интеграции и сборки, выполняя анализ рисков на каждом этапе. Это включало в себя всесторонние исследования и моделирование, а также масштабные тесты, выполненные всей командой», — рассказал Стефанос Спатопулос (Stefanos Spathopoulos), инженер ЦЕРНа, ответственный за проектирование и производство ключевых механических компонентов и планирование операций.
Эти мероприятия позволяют двигаться дальше: следующим значительным шагом станет установка магнитов. ЦЕРН в настоящий момент занимается созданием тестовой цепочки для HL-LHC в наземном испытательном зале LHC, вместившей шесть основных сверхпроводящих магнитов фокусировки пучка — внутренних триплетов — и соответствующие технологии. Конструкция воспроизведёт подземную конфигурацию LHC, и после проверки всех систем цепочка станет основной для тестирования интеграции полного спектра систем.
«В этом проекте мы испытаем сверхпроводящие магнитные цепи в условиях, максимально приближенных к тем, которые есть в туннеле HL-LHC. Главная цель — дать возможность командам оптимизировать установку компонентов, спланировать потенциальные ремонтные работы в туннеле и изучить совместное поведение основных компонентов», — отметила Марта Байко (Marta Bajko), руководитель проекта IT String.
HL-LHC планируется к эксплуатации на протяжении не менее десяти лет. Этот проект не только расширит представления о базовых частицах и силах, связывающих их, но и, возможно, откроет новые явления, способные помочь решить некоторые современные физические загадки, такие как природа тёмной материи.
Источник: iXBT
