Opgraderinger giver øget kryogen effekt ved Large Hadron Collider

Large Hadron Collider (LHC) er et af de koldeste steder på Jorden. Driftstemperaturen på 1,9 K (-271,3 ° C) for dens hovedmagneter er endnu lavere end 2,7 K (-270,5 ° C) i det ydre rum. For at få LHC til denne temperatur, 120 tons flydende helium flyder rundt i et lukket kredsløb i acceleratorens årer.

LHC -kølesystemet består af kryogene øer med i alt otte helium -køleskabe. Hvert lige nummer på speederen (Punkt 2, 4, 6 og 8) har to køleskabe, en stammer fra LEP-æraen (Large Electron-Positron Collider), og et andet nyere køleskab, der stammer fra opstarten af ​​LHC. LEP -køleskabet består af to koldkasser - en på overfladen og den anden nedstrøms i tunnelen, som afkøler helium fra stuetemperatur til henholdsvis 20 K (-253,15 °C) og fra 20 K til 4,5 K – og en enhed placeret i en hule, der genererer superfluid helium ved 1,9 K.

"Disse køleskabe går tilbage til 1994, men de har gennemgået en række opgraderinger siden da, især som forberedelse til LHC i 2006, " siger Emmanuel Monneret, en ingeniør fra TE-CRG-gruppen, der arbejder på køleprojektet. "I den anledning deres køleeffekt blev øget fra 12 til 16 kW ved 4,5 K."

Under LS2, yderligere opgraderinger er blevet udført på LEP-køleskabet ved punkt 4, øge sin køleeffekt til 18 kW ved 4,5 K, som forberedelse til HL-LHC (High-Luminosity LHC):"Point 4-køleskabene er afgørende for HL-LHC, fordi såvel kølesektor 3-4 og 4-5, de skal også afkøle sektionerne, hvor radiofrekvenshulrummene er installeret, som kræver en betydelig mængde afkøling, " fortsætter Emmanuel Monneret.

For at opnå denne vigtige ekstra 2 kW, de fire turbiner og varmevekslere i hver af køleboksene ved punkt 4 er blevet udskiftet med ækvivalenter med højere ydeevne. Denne opgave var forholdsvis ligetil at udføre for køleboksen ved overfladen, som er let tilgængelig for arbejdstagere (se foto 1), men mere besværligt for køleboksen i tunnelen. "Vi havde ikke regnet med, at det ville være umuligt at komme ind i tunnelens køleboks, som er meget mere kompakt end den på overfladen, Emmanuel Monneret forklarer. "I tæt samarbejde med producenten, vi fandt til sidst en løsning, så vi kunne udskifte turbinerne og vekslerne udefra."

Takket være en ny grænseflade (se foto 2) udviklet af producenten på få måneder, teamet, der var ansvarligt for projektet, var i stand til at installere turbinerne og vekslerne uden at skulle forbinde dem inde fra køleboksen. Dette nye udstyr, som netop er blevet bestilt, vil være operationel ved udgangen af ​​måneden.

LHC har startet nedkøling

Post-LS2 nedkøling af LHC begyndte den 5. oktober i sektor 4-5. Nedkøling udføres i tre trin:fra stuetemperatur til 80 K, fra 80 K til 4,5 K, og endelig fra 4,5 K til 1,9 K. Det tager omkring syv uger for en sektor at blive afkølet til 1,9 K, herunder kontroller og justeringer af instrumenteringen og proceskontrolsystemerne. Sektorerne afkøles gradvist, den ene efter den anden. LHC bør derfor nå sin nominelle temperatur i foråret 2021.