Magnettræning på LHC

Når Large Hadron Collider (LHC) begynder Kør 3 næste år, operatører sigter mod at øge energien i protonstrålerne til en hidtil uset 6,8 TeV. Det betyder de tusindvis af superledende magneter, hvis felter leder bjælkerne rundt om deres bane, behov for at vænne sig til meget stærkere strømme efter en lang periode med inaktivitet under LS2. Dette gøres gennem en løbende "magnetuddannelse" proces.

Matteo Solfaroli, en del af LHC Operations -gruppen, overvåger koordineringen af ​​hardware -idriftsættelsen til LHC. Hans job indebærer at træne hver eneste kæde af magneter (kaldet et kredsløb), ved gradvist at bringe dem op til deres nominelle strømme. "Dette er et stort projekt, fordi vi har omkring 1600 superledende kredsløb i LHC, spænder fra en 60-amp nominel strøm til 13 kiloamps, "siger han." Det er virkelig store kredsløb, og vi er nødt til at teste dem alle individuelt - vi taler om omkring 12 000 tests. "

Hvis magneterne ikke blev trænet, de høje strømme ville få dem til at gennemgå et tilfældigt fænomen kaldet "slukning, "hvor en lille del af magnetspolen overophedes. Magneterne er designet til at stoppe spolen med at brænde væk ved at fordele denne varme over hele magneten. Dog er dette resulterer i opvarmning af magneten og nogle af dens naboer, får dem til at gå over kritisk temperatur, hvor de er meget modstandsdygtige og ude af stand til at levere det krævede magnetfelt.

Efter en slukning er sket, magneten skal køles tilbage til kryogene forhold, før en strøm kan køres igen. Powering Tests -teamet gentager processen med strømstigning, indtil magneterne kan modstå deres nominelle strøm uden at slukke.

Dette virker, fordi magneterne har "hukommelse".

"Magneten tilpasser sig det nye aktuelle niveau, "Sagde Solfaroli. Det er et princip, der ligner enhver anden form for træning:hvis du nogensinde er begyndt at løbe, du ved, at du for hver session kan køre længere uden at stoppe - indtil du når et punkt, hvor du kan løbe i en vedvarende periode. Muskelhukommelse øger din udholdenhed. Tilsvarende magnethukommelse øger deres udholdenhed til at modstå høje strømme i længere perioder uden at slukke.

De otte største LHC -dipolmagnetkredsløb skal have en strøm på 11 500 ampere. "Problemet er, at slukkefænomenerne kan forekomme i enhver af magneterne, "sagde Solfaroli." For de små kredsløb, slukning er ikke et særligt problem, fordi dette er en hurtig genopretning. Men for de vigtigste dipolkredsløb, restitutionstiden er mellem otte og tolv timer. "

Hele processen:at øge strømmen for hvert kredsløb; slukning; nedkøling og gentagelse er lang. Kombineret med alle test og andre processer, hele magnetforberedelsen kan tage otte eller ni måneder - som træning for at løbe et maraton.

Powering Tests -teamet forventer, at magneterne er færdiguddannede inden udgangen af ​​dette år.