Pateadores geniales para el HL

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El primer "MKI-Cool" se instaló a principios de enero: los cilindros de ferrita enfriados por agua protegerán los imanes impulsores del LHC del aumento de la carga de calor en la era de alta luminosidad.

25 enero, 2023

Gran parte del trabajo de investigación y desarrollo del LHC de alta luminosidad (HL-LHC) tiene como objetivo proteger los frágiles componentes del acelerador de los efectos perjudiciales de la alta luminosidad, como la radiación y el aumento del calor. La instalación del imán impulsor LHC "MKI-Cool" (MKI), el primero de una serie de ocho, durante esta parada técnica de fin de año marca otro hito exitoso en este esfuerzo: un cilindro de ferrita toroidal refrigerado por agua reducirá el carga de calor depositada en los yugos del imán impulsor para permitir que el HL-LHC funcione bien.

Los dos sistemas impulsores del LHC, cada uno compuesto por cuatro imanes y generadores de impulsos, se encuentran en la intersección del anillo del LHC y sus dos líneas de transferencia que canalizan partículas desde el SPS. Como sugiere su nombre, los imanes impulsores le dan a cada grupo inyectado una patada para ponerlo en la órbita del LHC. Como el impulso debe dejar intacto el haz circulante del LHC, cada pulso de campo magnético dura solo 8 microsegundos: los imanes impulsores deben ser rápidos y sincronizados con precisión.

Estas especificaciones hacen que los imanes impulsores sean particularmente vulnerables a su entorno hostil: mientras que el haz altamente energético del LHC zumba a través de la apertura del imán, el MKI no puede protegerse completamente del calentamiento inducido por el haz, ya que un blindaje interferiría con su pulso de campo magnético de alta frecuencia. . Además, el pulso de alto voltaje requerido impide cualquier enfriamiento por agua del yugo MKI, lo que constituye un serio obstáculo ya que el yugo pierde sus propiedades magnéticas por encima de la temperatura crítica de 125 °C. En estas condiciones, con pateadores disfuncionales, las partículas mal pateadas provocarían apagados en los imanes superconductores del LHC. Ya se han tomado medidas para evitar este riesgo en el acelerador actual, pero no serían suficientes para proteger a los imanes del aumento de cuatro veces esperado de la carga de calor en el contexto de una mayor luminosidad.

El sistema MKI-Cool es una ingeniosa solución ideada por el grupo Accelerator Beam Transfer (SY-ABT) para proteger de forma sostenible los imanes kicker. Se monta un cilindro de ferrita toroidal aguas arriba de la apertura MKI-Cool para absorber una porción significativa del calentamiento inducido por el haz, reduciendo así el calentamiento del yugo del imán. Además, el cilindro de ferrita se enfría con agua (de ahí el nombre MKI-Cool). Se espera que el yugo de ferrita MKI-Cool se mantenga por debajo de una temperatura de 100 °C, incluso con haces de alta luminosidad.

El primer MKI-Cool se instaló en LHC Point 8 el 11 de enero, en sustitución de un MKI estándar. Una vez que se reinicie el LHC, la interacción del haz de partículas con el MKI-Cool pondrá a prueba el rendimiento de la tecnología. Siempre que esta prueba arroje resultados positivos, los siete MKI-Cool restantes se instalarán antes del inicio de las operaciones de HL-LHC.