Staré potíže nového urychlovače LHC

pondělí 1. březen 2010 00:57

Nový restart urychlovače LHC v Cernu naplánovaný na čtvrtek 25.2.2010 ráno se fyzikům opět příliš nevyvedl. Jak je asi všeobecně známo, 19. září 2008 došlo v LHC k havárii, při které do tunelu urychlovače unikla asi šest tun drahého helia a supravodivé magnety ve čtvrtině urychlovače byly zničeny přehřátím (tzv. "vykalením"). Vznikly tak velké síly způsobené přetlakem vypařeného helia a působící na konstrukce držící magnety. Vedení CERNu nepočítalo s tím, že mechanická porucha na jednom dílu urychlovače může způsobit jeho zkroucení a únik chladiva i v dalších segmentech a jen čirou náhodou nedošlo k destrukci celého urychlovače.

Hlavní příčinou nehody ze září 2008 byl vadný spoj v supravodivém propojení mezi dvěma magnety a podrobný popis této události a jejich následků se můžete dočíst např. na OSLU. Havárie vedla k poškození více než padesáti magnetů, které musely být vyzvednuty a opraveny, některé z nich nahrazeny novými. Při havárii do vakuové sekce urychlovače vnikly nečistoty z tepelné izolace. Prachové nečistoty v trubce mají velký měrný povrch, adsorbují na svém povrchu plyny a znemožňují tak dosažení potřebného ultravysokého vakua. V důsledku toho musely být vakuové trubice v délce asi dvouapůl kilometrů vyměněny, což stálo další půldruhou miliardu Euro a celkové náklady na LHC se tak vyšplhaly přes sedm miliard € místo původně plánovaných dvouapůl miliard. Protože se v té době právě rozhodovalo o grantové podpoře projektu LHC na další rok, vyděšené vedení CERNu rozsah havárie tutlalo a tvrdilo, že znovuobnovení provozu urychlovače si vyžádá jen několik měsíců oprav. Kvůli informačnímu embargu byly první fotografie z místa nehody (viz níže) zveřejněny až tři měsíce po havárii a schválení rozpočtu.

Zničené spoje v sektoru 3-4 urychlovače LHC

Mezi klíčové modifikace, kterými urychlovač v posledním roce prošel, patří ochranný systém QPS (čti "kjúpíes", čili Quench Protection systém), který se spouští ve chvíli, kdy se část supravodivého systému nepatrně zahřeje a přestane být supravodivým. Jelikož neexistuje způsob, jak proud supravodiče naráz zastavit, systém QPS magnety vlastně před vyhřátím nezachrání, měl by je však ušetřit před nejhoršími důsledky tohoto zahřátí. Toho je dosahováno tím, že systém vzdáleně monitoruje teplotu a úbytky napětí na supravodivých spojích a jakmile sledované veličiny překročí určitou mez, systém magnety přemostí křemíkovými diodami, vychlazenými na nízkou teplotu tak, aby vydržely proudový náraz. Protože místo, na kterém v supravodivém vedení dojde ke ztrátě supravodivosti přebírá celou tepelnou zátěž, je nutné co nejrychleji zbytek supravodiče ohřát tak, aby se ztráta supravodivosti rozšířila v celém jeho objemu, čehož se dosáhne vpuštěním proudu do obalu supravodiče. Nakonec se proud magnetu přepne na měděný "stabilizátor" - je to vlastně "bypass" z masivní měděné pasoviny, ve kterém se energie magnetického pole supermagnetů zatlumí. Současně byly na části urychlovače posíleny přetlakové ventily chladicího heliového okruhu, které při havárii před rokem na prudké zvýšení tlaku zareagovaly příliš pozdě a způsobily tak únik helia do tunelu urychlovače. 

Vedení laboratoře v Cernu si je vědomo toho, že si za probíhající finanční krize nemůže dovolit další podobnou velkou chybu a proto bylo rozhodnuto, že znovuspouštění urychlovače bude probíhat velice opatrně. Nejdříve se otestuje vpuštění svazku z předurychlovače a jeho vedení v obou směrech bez urychlování. První data s energií srážky větší budou získána až po několika týdnech provozu. Urychlovač nebude protony urychlovat na energii větší než 3,5 TeV (celková energie srážky 7,0 TeV) do té doby, než se nashromáždí dostatečné množství experimentálních dat a dokud obsluha nezíská urychlovače dostatek zkušeností s jeho provozem. Tím by mělo být zajištěno, že přechod k energii 5 TeV (celková energie srážky 10 TeV) se obejde bez problémů. K němu by mělo dojít ještě v roce 2010 a v ideálním případě by se ještě do konce roku mohlo stihnout urychlování těžkých jader olova.

Při víkendovém restartu se však ukázalo, že QPS byl nastaven příliš citlivě - krátce po spuštění urychlovače systém sám iniciativně vyhřál padesát magnetů ve čtvrtině urychlovače a tím jej na několik dní opět vyřadil z provozu. Alespoň vedení Cernu nyní tvrdí, že odstávka nebude trvat déle - a na to jsem docela zvědav, protože i zdánlivě nevinný zkrat na vysokonapěťovém okruhu na začátku prosince, o kterém se v tisku prakticky nepsalo způsobil dvouměsíční odstávku.

Creative Commons License
Blog, jehož autorem je Milan Petřík, podléhá licenci Creative Commons Uveďte autora-Neužívejte dílo komerčně-Zachovejte licenci 3.0 Česko.

Milan Petřík

Související články


syFIvczOhirRNIdfvIpEt03:0930.7.2011 3:09:25
QYHqCvuHVOlHaGdXdRjiYcFOIXk03:2419.7.2011 3:24:12
EKKMKIYKcXZtCbkSQbFZg08:1615.7.2011 8:16:17
ZHYAjzxulfiilApYVKayVpjOUeV05:1615.7.2011 5:16:44
PrfSfTqFKWKzaHJHGxgIbAMC02:3512.7.2011 2:35:09
Vladimír WagnerOprava posledního odstavce.15:0115.3.2010 15:01:39

Počet příspěvků: 6, poslední 30.7.2011 3:09:25 Zobrazuji posledních 6 příspěvků.

Milan Petřík

Milan Petřík

Aktuality a postřehy ze světa vědy

Astronomie, fyzika

REPUTACE AUTORA:
0,00

Seznam rubrik