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Tras la instalación de imanes de impulso que son más resistentes al calor y sus pruebas satisfactorias durante la carrera de depuración del SPS, el SPS se está preparando para el funcionamiento del LHC de alta luminosidad.

4 abril, 2023

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Por Kristiane Bernhard-Novotny

Las actualizaciones para la futura operación del LHC de alta luminosidad (HL-LHC) están en marcha en todo el complejo del acelerador. Una de estas actualizaciones es un nuevo diseño para reducir el calentamiento de algunos de los imanes impulsores del SPS para prepararlos para futuros haces de alta intensidad. Con su diseño actual, estos imanes específicos se calentarían hasta tal punto que perderían temporalmente su capacidad para doblar el haz a la posición correcta. Para evitar esto, se ha instalado una cámara de cerámica especial que incluye dedos plateados. Estos dedos reducen en gran medida la interacción electromagnética entre el haz y la ferrita de los imanes, que no es conductora. Gracias a este efecto de blindaje, los imanes se calientan mucho menos. Los nuevos imanes se instalaron durante el cierre de invierno y acaban de pasar sus pruebas iniciales con haz de luz durante la carrera de depuración de SPS que comenzó el 24 de marzo.

Dieciséis imanes de pulsación rápida (doce pequeños y cuatro grandes) "patean" los haces entrantes del acelerador PS a la órbita correcta del haz SPS. El pulso magnético debe sincronizarse con precisión para evitar una desviación accidental de los haces de circulación que podría hacer que se pierdan en el acelerador. El haz SPS circulante, sin embargo, puede causar un calentamiento significativo de los imanes impulsores más grandes, que solo se utilizan para haces de protones del tipo LHC. Esto ya sucedió en el pasado, y la intensidad del haz tuvo que reducirse para evitar que los imanes se sobrecalentaran. Este problema ahora se ha resuelto con los grandes imanes kicker recién instalados.

Los imanes kicker originales se instalaron durante la década de 1970 y reemplazarlos resultó ser mucho más costoso que adaptar los existentes a los haces HL-LHC. El equipo de kicker de SY-ABT encontró un buen compromiso entre reducir el calentamiento de los imanes y lograr un tiempo de aumento de campo lo suficientemente rápido, además de optimizar el presupuesto gastado en el material de los imanes. La solución adoptada se basa en gran medida en el enfoque que ha demostrado ser exitoso con los imanes impulsores de extracción SPS. La principal diferencia es que, en el caso de los imanes SPS, los dedos se aplicaron directamente sobre la ferrita de los imanes de extracción. En el nuevo diseño, los dedos se colocan en dos cámaras de cerámica en forma de U, que se instalan dentro de los imanes del pateador. Cada juego de dedos está conectado a la placa final de alto voltaje de los imanes, lo que limita efectivamente la tensión eléctrica sobre ellos. Obtener el rendimiento de alto voltaje requerido y limitar el calentamiento requirió varias iteraciones del diseño y una estrecha colaboración entre los equipos SY-ABT y BE-ABP.

"Un desafío importante para los equipos fue que todos los componentes tenían que ser prototipos y fabricados en un plazo muy corto", dice Laurent Ducimetière, quien dirigió el estudio junto con Mike Barnes y Thomas Kramer. Después de que el prototipo de imán impulsor pasara las pruebas de alto voltaje en el laboratorio, el equipo construyó un imán impulsor completamente nuevo que constaba de cuatro de estos imanes y lo instaló en el SPS.