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Após a instalação de ímãs kicker que são mais resistentes ao calor e seus testes bem-sucedidos durante a operação de lavagem do SPS, o SPS está se preparando para a operação do LHC de alta luminosidade.

4 de abril de 2023

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Por Kristiane Bernhard-Novotny

Atualizações para a operação futura do High-Luminosity LHC (HL-LHC) estão em andamento em todo o complexo do acelerador. Uma dessas atualizações é um novo design para reduzir o aquecimento de alguns dos ímãs do SPS para prepará-los para futuros feixes de alta intensidade. Com seu design atual, esses ímãs específicos seriam aquecidos a tal ponto que perderiam temporariamente a capacidade de dobrar o feixe na posição correta. Para evitar isso, foi instalada uma câmara especial de cerâmica que inclui dedos de prata. Esses dedos reduzem muito a interação eletromagnética entre o feixe e a ferrita dos ímãs, que não é condutiva. Graças a este efeito de blindagem, os ímanes aquecem muito menos. Os novos ímãs foram instalados durante a paralisação do inverno e acabaram de passar em seus testes iniciais com feixe com louvor durante a lavagem SPS que começou em 24 de março.

Dezesseis ímãs de pulso rápido (doze pequenos e quatro grandes) "chutam" feixes de entrada do acelerador PS para a órbita correta do feixe SPS. O pulso magnético deve ser cronometrado com precisão para evitar uma deflexão acidental dos feixes circulantes que poderia fazer com que eles se perdessem no acelerador. O feixe SPS circulante, no entanto, pode causar aquecimento significativo dos ímãs de kicker maiores, que são usados ​​apenas para feixes de prótons do tipo LHC. Isso já aconteceu no passado e a intensidade do feixe teve que ser reduzida para evitar o superaquecimento dos ímãs. Este problema foi agora resolvido com os grandes ímãs de kicker recém-instalados.

Os ímãs kicker originais foram instalados durante a década de 1970 e substituí-los acabou sendo muito mais caro do que adaptar os existentes aos feixes HL-LHC. A equipe do kicker SY-ABT encontrou um bom compromisso entre reduzir o aquecimento dos ímãs e alcançar um tempo de subida de campo suficientemente rápido, além de otimizar o orçamento gasto com o material dos ímãs. A solução adotada é amplamente baseada na abordagem que provou ser bem-sucedida com os ímãs de extração SPS. A principal diferença é que, no caso dos ímãs SPS, os dedos foram aplicados diretamente na ferrita dos ímãs de extração. No novo design, os dedos são colocados em duas câmaras de cerâmica em forma de U, que são instaladas dentro dos ímãs do kicker. Cada conjunto de dedos é conectado à placa final de alta tensão dos ímãs, limitando efetivamente o estresse elétrico sobre eles. A obtenção do desempenho de alta tensão necessário, limitando o aquecimento, exigiu várias iterações do projeto e uma estreita colaboração entre as equipes SY-ABT e BE-ABP.

"Um desafio significativo para as equipes foi que todos os componentes tiveram que ser prototipados e fabricados em um prazo muito curto", diz Laurent Ducimetière, que liderou o estudo junto com Mike Barnes e Thomas Kramer. Depois que o protótipo do ímã do kicker passou nos testes de alta tensão no laboratório, a equipe construiu um ímã do kicker completamente novo, composto por quatro desses ímãs, e o instalou no SPS.