Κατά τη διάρκεια της λειτουργίας, κάθε δέσμη του LHC περιέχει περίπου 2.500 δέσμες σωματιδίων, κάθε μία με τη σειρά της περιέχει περίπου 100 δισεκατομμύρια πρωτόνια. Η ενέργεια που αποθηκεύεται σε μία από αυτές τις δοκούς, 320 megajoules (MJ), είναι σημαντική, ισοδύναμη με ένα τρένο TGV που ταξιδεύει με ταχύτητα 150 km / h. Μετά την τρέχουσα μεγάλη διακοπή λειτουργίας (LS2), στο Run 3 (2022–2024), θα φτάσει τα 555 MJ.
Αλλά όταν αυτές οι δέσμες πρέπει να σταματήσουν, τέτοια υψηλά επίπεδα ενέργειας είναι μια πραγματική πρόκληση. «Για να σταματήσουμε μια δέσμη, πρέπει να την κατευθύνουμε σε μια απόρριψη δέσμης, μια συσκευή που απορροφά δέσμες σωματιδίων», εξηγεί ο Marco Calviani, ηγέτης της ενότητας «Στόχοι, Συγκολλητές και Απορρίμματα» στην ομάδα EN-STI. «Στο LHC, υπάρχει ένας εξωτερικός απορροφητής για καθεμία από τις δύο δοκούς. Βρίσκονται σε δύο ειδικά σχεδιασμένα υπόγεια σπήλαια στο σημείο 6 του επιταχυντή. “
Κατά τη διάρκεια της εκτέλεσης 2, η εσωτερική μέγιστη θερμοκρασία των απορροφητών έφτασε τους 1000 ° C σε μόλις 100 μικροδευτερόλεπτα μετά από κάθε απόρριψη δέσμης. Μετά το LS2, όταν οι ακτίνες LHC θα είναι ακόμη πιο έντονες, η θερμοκρασία θα μπορούσε να αυξηθεί στους 1500 ° C. Για να το αντιμετωπίσει αυτό, οι χωματίδες δέσμης του LHC αποτελούνται από απορροφητή γραφίτη μήκους 8 μέτρων που περιέχεται σε σωλήνα ανοξείδωτου πάχους 12 mm Ολόκληρο το συγκρότημα, το οποίο περικλείεται σε σιδερένια θωράκιση, ζυγίζει περίπου 7 τόνους και είναι γεμάτο με αέριο άζωτο.
Ωστόσο, μετά από δέκα χρόνια πιστής υπηρεσίας, οι απορροφητές LHC δείχνουν σημάδια φθοράς. «Έχουμε εντοπίσει διαρροές αζώτου που προκαλούνται από την κίνηση του χαλύβδινου σωλήνα: κάθε φορά που μια ακτίνα προσκρούει, ο σωλήνας δέχεται ένα μεγάλο κλάσμα της ενέργειας που απελευθερώνεται από το ντους σωματιδίων, το οποίο οδηγεί σε γρήγορη θερμική διαστολή και δονήσεις», εξηγεί ο Marco Calviani . «Η σύγκριση των μοντέλων προσομοίωσης υπολογιστών με τα δεδομένα οργάνων που συγκεντρώθηκαν κατά τη διάρκεια της εκτέλεσης 2 μας έδωσε μια καλύτερη κατανόηση της συμπεριφοράς του απορροφητή κατά την πρόσκρουση και την προέλευση των δονήσεων.»
Μια αναβάθμιση των χωματερών δέσμης LHC προστέθηκε στο μενού για το LS2. Μία από τις κύριες τροποποιήσεις που γίνονται είναι στο σύστημα στήριξης του απορροφητή, το οποίο τώρα θα ανασταλεί από ατσάλινα καλώδια υψηλής αντοχής για να επιτρέψει καλύτερη απορρόφηση κραδασμών. Η γραμμή μεταφοράς από το LHC θα αποσυνδεθεί επίσης φυσικά από τον απορροφητή – οι δέσμες θα ταξιδεύουν μέσω του αέρα για περίπου δέκα μέτρα – για να αποφευχθεί η διάδοση δονήσεων στο σωλήνα δέσμης κενού που οδηγεί από τον επιταχυντή. Η εργασία αναβάθμισης περιλαμβάνει επίσης την εγκατάσταση νέων «παραθύρων» δοκού από κράμα τιτανίου για να περικλείει το τμήμα γραφίτη του απορροφητή στην ατμόσφαιρα αζώτου.
Υπάρχει όμως ένα πρόβλημα: μετά από δέκα χρόνια χρήσης, οι κύριοι απορροφητές του LHC έχουν φτάσει σε ένα επίπεδο ραδιενέργειας που εμποδίζει τις ομάδες να δουλεύουν κοντά σε αυτές για μεγάλες χρονικές περιόδους. «Δεδομένου ότι δεν μπορούμε να δουλέψουμε στα χρησιμοποιημένα απορροφητικά, αποφασίσαμε να αναβαθμίσουμε τα δύο ανταλλακτικά απορροφητικά, τα οποία τώρα θα γίνουν τα κύρια απορροφητικά», εξηγεί ο Marco Calviani.
Οι εργασίες αναβάθμισης ξεκίνησαν στις αρχές Φεβρουαρίου και θα πρέπει να ολοκληρωθούν έως τον Αύγουστο, ακριβώς στην ώρα για την έναρξη της ψύξης του επιταχυντή. Τα όργανα που προσαρτώνται στους αναβαθμισμένους απορροφητές θα συλλέγουν δεδομένα κατά την επόμενη πορεία με σκοπό να καθοδηγήσουν το σχεδιασμό των απορροφητών για το HL-LHC, καθώς αυτά θα πρέπει να απορροφήσουν δοκούς με ενέργεια 710 MJ. «Αυτό το έργο δεν θα ήταν δυνατό χωρίς την ισχυρή δέσμευση όλων των εμπλεκόμενων ομάδων και τμημάτων εντός του Τομέα ATS και του HSE», καταλήγει ο Marco Calviani.
Ακολουθήστε μας και στο Google news. Διαβάστε την e-enimerosi.com για να ενημερώνεστε για όλα τα νέα, από την Ελλάδα και τον κόσμο, κάνετε εγγραφή στην σελίδα και πατήστε το καμπανάκι για να ενημερώνεστε πρώτοι έγκαιρα και έγκυρα.