Kickers legais para o HL

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O primeiro "MKI-Cool" foi instalado no início de janeiro - os cilindros de ferrite refrigerados a água protegerão os ímãs do LHC do aumento da carga de calor na era da alta luminosidade

25 de janeiro de 2023

Grande parte do trabalho de pesquisa e desenvolvimento para o LHC de alta luminosidade (HL-LHC) visa proteger os componentes frágeis do acelerador dos efeitos prejudiciais da alta luminosidade, como radiação e aumento do calor. A instalação do imã de kicker LHC "MKI-Cool" (MKI), o primeiro de uma série de oito, durante esta parada técnica de final de ano marca outro marco de sucesso neste empreendimento: um cilindro toroidal de ferrite refrigerado a água reduzirá a projeção carga de calor depositada nos garfos do ímã do kicker para permitir que o HL-LHC opere bem.

Os dois sistemas de kicker do LHC, cada um composto por quatro ímãs e geradores de pulso, são encontrados na interseção do anel do LHC e suas duas linhas de transferência que canalizam as partículas do SPS. Como o próprio nome sugere, os ímãs kicker dão a cada grupo injetado um chute para colocá-lo na órbita do LHC. Como o chute deve deixar o feixe circulante do LHC intocado, cada pulso do campo magnético dura apenas 8 microssegundos: os ímãs do kicker devem ser rápidos e cronometrados com precisão.

Essas especificações tornam os ímãs kicker particularmente vulneráveis ​​ao seu ambiente hostil: enquanto o feixe altamente energético do LHC passa zunindo pela abertura do ímã, o MKI não pode ser completamente protegido do aquecimento induzido pelo feixe, pois uma blindagem interferiria em seu pulso de campo magnético de alta frequência . Além disso, o pulso de alta tensão necessário impede qualquer resfriamento a água do cabeçote MKI, o que constitui um sério obstáculo, pois o cabeçote perde suas propriedades magnéticas acima da temperatura crítica de 125 °C. Sob essas condições, com kickers disfuncionais, as partículas mal chutadas causariam quenchers nos ímãs supercondutores do LHC. Medidas já foram tomadas para evitar esse risco no acelerador de corrente, mas não seriam suficientes para proteger os ímãs do aumento de quatro vezes esperado da carga de calor no contexto de maior luminosidade.

O sistema MKI-Cool é uma solução engenhosa pensada pelo grupo Accelerator Beam Transfer (SY-ABT) para proteger de forma sustentável os ímãs do kicker. Um cilindro de ferrite toroidal é montado a montante da abertura MKI-Cool para absorver uma parte significativa do aquecimento induzido pelo feixe, reduzindo assim o aquecimento do jugo do ímã. Além disso, o cilindro de ferrite é resfriado com água (daí o nome MKI-Cool). Espera-se que o garfo de ferrite MKI-Cool permaneça abaixo de uma temperatura de 100 °C, mesmo com feixes de alta luminosidade.

O primeiro MKI-Cool foi instalado no LHC Point 8 em 11 de janeiro, substituindo um MKI padrão. Assim que o LHC for reiniciado, a interação do feixe de partículas com o MKI-Cool testará o desempenho da tecnologia. Desde que este teste produza resultados positivos, os sete MKI-Cools restantes serão instalados antes do início das operações do HL-LHC.