LHC DESDE FRANCIA / LOS RETOS TECNOLOGICOS

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09/09/2008 A LAS 15:25 HORAS GMT

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GRAZNIDO

Los retos tecnológicos

(DE: http://www.lhc-france.fr/spip.php?article8 )

Plano de corte del LHC. Crédito: CERN / Philippe Fly

El LHC es el acelerador de todos los superlativos: las energías más altas jamás alcanzadas por los seres humanos, la máquina científica más grande jamás llevado a cabo, la mayor concentración de investigadores, etc. Con tales especificaciones, el LHC ha dado lugar al desarrollo de muchas tecnologías de punta en el ámbito de la criogenia, del vacío, de la superconductividad . Los laboratorios de investigación franceses y la industria han contribuido en gran medida a todos estos desarrollos

INDICE:

El inicio

Miles de superconductores

Un control extremadamente preciso del hazGrupo de partículas circulando a gran velocidadX

Una planta criogénica nivel planetario

Un vacío muy profundo

Catedrales subterráneas

El Inicio

Peter Higgs visita el CMS. © CMS

Se considera que el punto de partida del LHC puede estar situados en una reunión de la ECFA, Comité Europeo para los futuros aceleradores, en 1984 en Lausana. Pero ya los ingenieros se habían centrado en la idea desde 1981. Lograr mantenerse en la senda todos estos años, fue el primer reto del LHC.

Miles de superconductores

Corte de un cuadripolo del LHC. Crédito: CERN

El principal desafío tecnológico concierne a los imanes superconductores. En el mundo de los grandes aceleradores, sólo Tévatron Fermilab (Chicago, EE.UU.), un anillo de 3 km, está equipado con imanes superconductores. Para el LHC, era necesario más de un orden de magnitud adicional. Los imanes de curvatura, dipolos, deben integrarse en los dos tubos al vacío donde circulan los protones en sentido inverso, dos imanes deben integrarse en una sola culata.. Estos imanes, de 15 m de largo y alrededor de 35 toneladas, producen en su corazón su un campo magnético, de 9  Tesla,  unas 200.000 veces el campo magnético terrestre. Fue necesario emprender una construcción industrial, debido a que el LHC requiere ¡1232! La mitad de estos imanes fue construido por un consorcio francés integrado por las empresas Alstom y Jeumont.

Vista aérea almacenamiento de dipolo magnéticos para el LHC en el sitio Prévessin. Crédito: CERN

Los imanes de curvatura son la parte más impresionante del aparataje, pero no debemos olvidar los imanes cuadripolos  tienen el propósito de focalizar los paquetes de partículas aceleradas. Estos imanes también se incluyen dos tubos al vacío, y están integrados en secciones rectas y en las secciones curbas, hay más de 500, y tienen de 2 a 5 m de largo. El diseño de estos imanes inéditos fue confiado al Servicio de Aceleradores, Criogenia y Magnetismo de Irfu, en el CEA de Saclay.

Montaje cuadripolos superconductores. Crédito: CERN

Por su parte, el Instituto de Física Nuclear de Orsay (Universidad de Paris-Sud 11, CNRS/IN2P3) se hizo cargo del diseño industrial delos criostatos de sección recta y todo el equipo necesario para su montaje.

A estos imanes hay que añadir todos los sistemas de corrección, también sobre la base de imanes superconductores, lo que da un total de casi 6000 unidades de superconductores, ¡todo un récord!

Un control extremadamente preciso del hazGrupo de partículas circulando a gran velocidadX

Uno de los efectos perturbadores de hazGrupo de partículas circulando a gran velocidadX es la interacción entre las partículas, ya que cada cruce los paquetes interactúan mutuamente, lo que se repite a cada vuelta. Estos efectos no lineales se han estudiado cuidadosamente para encontrar un modus operandi a muy alta energía evitando las frecuencias parásitas, y gracias a la introducción de muchos imanes corrección: séxtupoles, óctupolos, decapolos, dodecapolos. La energía almacenada en un hazGrupo de partículas circulando a gran velocidadX alcanzó el equivalente de 60 kilogramos de TNT, lo que requiere sistemas de bypass de emergencia, los kickers, ultra rápido: su campo magnético debe subir (alcanzarse) en menos de 3 microsegundos. Para proteger los diferentes aparatos el dispositivo colimadores (aparatos para enfocar y mantener en paralelo los haces) extremadamente finos debieron diseñarse: Cuando los hazGrupo de partículas circulando a gran velocidadX giran (doblando) , pasan a través de rendijas de 3 mm de ancho, entre bloques de 1,20 m de largo.

Una planta criogénica nivel planetario

Conexión entre la criolínea quadripolos y el acelerador LHC. Crédito: P. Stroppa / CEA

Soldadura de las conexiones eléctricas al interior de las cajas criogénicas. Crédito: P. Stroppa / CEA

Los imanes funcionan a una temperatura de helio superfluido, o sea 1,9 grados Kelvin o -271,2 ° C. En total, en total son unas 40.000 toneladas de material que debe estar a esa temperatura, lo que hace al LHC el lugar más frío en el Universo, ya que el vacío interestelar se encuentra a 3 grados Kelvin, que es la temperatura de la radiación cósmica. La distribución de frío es proporcionada por una línea criogénica, construido por la empresa Air Liquide, que recorre los 27 km del anillo. Los imanes se enfrían a 80 grados Kelvin, con ayuda de 12 500 toneladas de nitrógeno líquido, a continuación, a 1,9 grados Kelvin con unos 700 m3 de helio líquido. Para enfriar el nitrógeno y el helio, fue preciso construir por cada circuito de refrigeración 8 estaciones 600 y 140 kilovatios cada una, la mitad de los cuales han sido facilitadas por Air Liquide. Sólo dos empresas en el mundo podrían haber satisfecho esta demanda.

Transporte de helio para el acelerador LHC. Crédito: CNRS/

El CEA ha participado en el diseño del subconjunto criogénico necesario para mantener todos elementos del acelerador a temperaturas cerca de cero absoluto.

Líneas criogénicas LHC, que alimentan los imanes superconductores para el LHC. Crédito: CERN

El CNRS/IN2P3 por su parte estudió y calibró más de 6 000 termómetros para medir y controlar todos los elementos superconductores del LHC.

Estación de calibración de termómetros para medir y controlar con precisión de décima parte de un grado todos los elementos del LHC superconductor. Crédito: CNRS/IN2P3

Un vacío muy profundo

Para evitar las colisiones con las moléculas de gas presentes en el acelerador, los hazGrupo de partículas circulando a gran velocidadX de partículas viajan en una cavidad tan vacía como el espacio interplanetario, lo que se llama ultra-alto vacío. La presión interna del LHC es 10-13 atmósferas, que es diez veces inferior a la presión imperante en la Luna. El vacío es también necesario para el aislamiento térmico de los imanes en su criostato.

Cuadripolo superconductor creado en Francia por el CNRS y el CEA. Crédito: CNRS/IN2P3

Catedrales subterráneas

Para dar cabida a los experimentos en las zonas de intersección de las partículas en movimiento del hazGrupo de partículas circulando a gran velocidadX , salas subterráneas excavadas para el LEP (antiguo acelerador) eran insuficientes. Obras civiles s particularmente delicadas han sido necesarias para excavar nuevos pozos de acceso y las cavernas. Para cavar en napas húmedas, estas fueron congeladas por inyección de salmuera a -23 ° C, seguida de nitrógeno líquido a -80 ° C. Enormes apoyos de concreto fueron necesarios para fortalecer las paredes de las sallas. La caverna Atlas es de 35 metros de ancho, 55 metros de largo y 40 m de altura. El CMS es “sólo” de 27 x 53 x 24 m. Y todo esto fue excavado a ¡100 m de profundidad!

Descenso del último dipolo LHC. Crédito: CERN

VER ADEMAS :

LHC GRAN COLISIONADOR DE HADRONES LARGE HADRON COLLIDER

NOTICIAS DEL LHC

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