|
Путь к производству особых магнитов
|
|
|
|
Большому адронному коллайдеру (БАК) нужны особые типы магнитов, чтобы точно контролировать пучки частиц в точках столкновения. Эти магниты, называемые квадруполями окончательной фокусировки, устанавливаются в областях взаимодействия БАК вокруг экспериментов. Для модернизации БАКа (HL-LHC) до высокой светимости потребуется замена магнитов окончательной фокусировки на ATLAS и CMS. Испытания в ЦЕРНе теперь подтвердили, что квадрупольные магниты, недавно разработанные для их замены, будут работать. В отличие от магнитов БАК, которые изготовлены из ниобия-титана (Nb-Ti), новые магниты изготовлены из более сложного материала: ниобия-олова (Nb3Sn). «Учитывая хрупкость Nb3Sn и тот факт, что его катушки очень жесткие, сборка магнитов Nb3Sn требует пристального внимания», — объясняет Хосе Мигель Хименес, руководитель технологического отдела. «Это делает задачу гораздо более сложной, чем в случае с магнитами Nb–Ti».
|
|
|
|
Технологический отдел ЦЕРН разрабатывает серию из десяти магнитов (восемь плюс два запасных), каждый длиной 7,2 метра. Эта работа основана на проекте модернизации ускорителя HL-LHC (AUP), базирующемся в США, который в настоящее время производит 20 (16 плюс четыре запасных) квадрупольных магнита длиной 4,2 метра каждый. Недавние испытания в Фермилабе показали, что эти магниты работают при целевом токе как 1,9 кельвина (-271,25°C), так и 4,5 кельвина (-268,65°C), что соответствует требованиям проекта. Команда CERN использует ту же конструкцию и те же производственные процедуры, что и AUP, но масштабирует их до магнитов длиной 7,2 метра. «Вклад наших американских коллег сыграл важную роль в разработке конструкции и процедур для этих магнитов, а регулярные перекрестные проверки производственных и тестовых данных помогли командам по обе стороны Атлантики преодолеть множество проблем», — говорит Эцио Тодеско. , который отвечает за магниты области взаимодействия HL-LHC.
|
|
|
В результате успешного испытания в ЦЕРН, проходившего с августа по октябрь, целевой ток составил 16,53 кА как при 1,9 К, так и при 4,5 К. Целевой ток соответствует работе БАК с напряжением 7 ТэВ плюс запас в 300 А. Хотя работа запланирована при 1,9 К, способность достигать целевого тока при 4,5 К подтверждает надежность конструкции и комфортный рабочий запас для HL-LHC и выше. Это третий магнит во всю длину, который будет испытан в рамках плана восстановления, принятого после того, как на первых двух прототипах были обнаружены ограничения в производительности. Остальные магниты не показали никаких признаков ухудшения качества при тестировании, но всегда ограничивали ток ниже заданного при работе при температуре 4,5 К. Команда CERN приостановила производство, чтобы исследовать это ограничение.
|
|
|
|
Улучшив конструкцию внешней оболочки, снизив пиковые нагрузки на магнит при сборке катушки и изменив параметры процесса изготовления катушки, они устранили ограничения и третий магнит затмил своих предшественников. «Спасибо всем участникам за отличные результаты и эффективную командную работу, а также за разработку практических и надежных инженерных решений, позволяющих довести ниобий-оловянную технологию до уровня зрелости, необходимого для применения в ускорительных магнитах», — говорит Арно Девред, руководитель группы TE-MSC. «Это фантастический результат для проекта», — говорит Оливер Брюнинг, руководитель проекта HL-LHC. «Это означает, что ниобий-олово пригоден для ускорительных магнитов длиной 7 метров и является перспективной технологией для HL-LHC».
|
|
|
|
Источник
|
