Erste Bilder zeigen Schäden am LHC, Ersatz kommt an

Am 19. September gab das CERN bekannt, dass der Large Hadron Collider einen schweren Vorfall erlitten hatte, der als „Quench“ bekannt ist. Die gewaltsame Freisetzung von Kühlmittel riss Geräte von ihren Betonankern, wodurch sichergestellt wurde, dass ein großer Reparaturvorgang durchgeführt werden musste. Es dauerte jedoch eine Weile, bis die Ingenieure auf den Schaden zugreifen konnten und die Nachricht nicht gut war: Der LHC würde bis zum Frühjahr 2009 außer Betrieb sein frühestens. Das war so ein trauriger Tag.

Ende letzten Monats hielt der Generaldirektor des CERN, Robert Aymar, auf der 84. Plenarsitzung des Europäischen Komitees für künftige Beschleuniger eine Präsentation, in der die ersten öffentlichen Bilder der Folgen des Quenchs gezeigt wurden, eines Unfalls, der als „S34-Vorfall“ bekannt wurde.

Zusätzlich zu diesen Bildern gibt es Hinweise darauf, dass es im nächsten Jahr möglicherweise keine Partikelkollisionen gibt. Obwohl der jüngste Bericht diese Pläne nicht zu stützen scheint und Ersatzteile in der Anlage (oben) eingetroffen sind, werden die ersten Kollisionen wahrscheinlich frühestens im Juli 2009 stattfinden (das sind vier Monate) später als bisher angenommen)…

Es sieht so aus, als würde das Quenchen am 19. September zwischen den Sektoren 3-4 des LHC-Rings jetzt als „S34-Vorfall“ bezeichnet. Und was für ein Vorfall es war. Glücklicherweise wurde während des Quenchs niemand verletzt, aber der LHC hatte nicht so viel Glück. Um einen Überblick über den offiziellen Bericht über den S34-Vorfall zu erhalten, übergebe ich die Präsentation von Robert Aymar am 28. November (Seite 15):

Innerhalb der ersten Sekunde entwickelte sich ein Lichtbogen und durchbohrte das Heliumgehäuse, was zur Freisetzung von Helium in das Isolationsvakuum des Kryostaten führte. Die federbelasteten Entlastungsscheiben am Vakuumgehäuse öffneten sich, wenn der Druck die Atmosphäre überschritt, und entlasteten so das Helium in den Tunnel. Sie waren jedoch nicht in der Lage, den Druckanstieg unter den nominalen absoluten Wert von 0,15 MPa in den Vakuumgehäusen des Teilsektors 23-25 ​​einzudämmen, was zu großen Druckkräften auf die Vakuumbarrieren führte, die benachbarte Teilsektoren trennten, was sie höchstwahrscheinlich beschädigte. Diese Kräfte verdrängten Dipole in den Teilsektoren, die von ihren kalten inneren Stützen betroffen waren, und stießen die Kryostaten des kurzen geraden Abschnitts, in denen die Quadrupole und Vakuumbarrieren untergebracht waren, an einigen Stellen von ihren äußeren Stützwinden an den Positionen Q23, Q27 und Q31 ab und brachen ihre Anker im Betonboden des Tunnels. Die Verschiebung der Kryostaten mit kurzem geraden Abschnitt beschädigte auch die "Überbrückungs" -Verbindungen zur kryogenen Verteilungsleitung, ohne jedoch die Quervakuumbarrieren zu durchbrechen, die diese Überbrückungsverbindungen ausrüsten, so dass sich das Isolationsvakuum in der Kryo-Leitung nicht verschlechtert.

–Robert Aymar, Status der CERN-Aktivitäten, Seite 15.

Das erste Bild (Bild oben) zeigt deutlich das Ausmaß der Betonschäden, die während der enormen Druckkräfte auftraten, die durch das austretende Helium erzeugt wurden, indem die Elektromagnete von ihren Trägern gerissen wurden (die roten Kästchen auf dem Foto) und der Boden zerbrochen wurde.

In diesem zweiten Bild ist das Ausmaß des Schadens ziemlich klar. Unter der Annahme, dass die Beschleunigerstrahllinie gerade war (leider gibt es kein Vorher-Bild), ist die heftige Verschiebung eines riesigen Magneten (mit einem Gewicht von mehreren Tonnen) offensichtlich.

Später in der Präsentation weist Aymar darauf hin, dass 5 Quadrupol- und 24 Dipolmagnete repariert und etwa 57 Magnete entfernt werden müssen, um gereinigt zu werden. Dies wird eine große Aufgabe sein, die viele Monate dauern wird. Laut einem Blogger mit Adleraugen bei High Energy PhDs wurde in einem früheren Bericht, der einige Tage vor dem Aymar-Bericht vorgelegt wurde, darauf hingewiesen, dass es bis 2010 möglicherweise keine Kollisionen mit hochenergetischen Partikeln geben wird. Jörg Winnenger skizzierte zwei Möglichkeiten für den LHC: 1) Teiloperationen in 2009, so dass nur eine Teilchenbeschleunigung mit niedriger Energie bis zur vollständigen Abschaltung im Winter 2009/10 auf Reparaturen warten kann, oder 2) Vergessen Sie den Betrieb von 2009 und arbeiten Sie 2010 an Experimenten in vollem Umfang. In Aymars neuerem Bericht wurden diese Szenarien einfach nicht erwähnt mit den Worten: „Der LHC wird im nächsten Frühjahr den Betrieb wieder aufnehmen.”

Dies könnte ein wenig optimistisch sein, da andere Quartale eine „Abkühlung“ im Juli 2009 signalisieren, bevor der Betrieb aufgenommen werden kann.

Nach den gemischten Signalen zu urteilen, müssen wir geduldig warten, bis klar ist, wann sich der LHC voraussichtlich erholen wird. In jedem Fall wird es eine lange, mühsame und teure Aufgabe sein, die so schnell wie möglich erledigt werden muss. Ich hoffe wirklich, dass wir nicht bis 2010 bis zum Neustart warten müssen.

Viel Glück an alle, die an den LHC-Reparaturen beteiligt sind.

Quellen: US / LHC-Blog, CERN-Fotos, Stephanie Majewski, Hochenergie-Doktoranden

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