{ Co działo się w LHC podczas LS1? Polish Teachers Programme 22/10/2014 Anna Chrul, IFJ PAN/CERN
Plan prezentacji LHC - krótkie wprowadzenie Long Shutdown 1 Projekt SMACC Status LHC
LHC Large Hadron Collider
Historia 1984.0. ogłoszona idea budowy LHC w tunelu LEP 1994.04. prototyp dipola LHC osiagnął 8,7 T 1994.12.16 Rada CERN zatwierdziła projekt budowy LHC 2004 początek instalacji LHC 2008.09.10 pierwsza wiązka protonów w LHC 2008.09.19 awaria maszyny w trakcie testów mocy 2009.11.20 restart maszyny po naprawie 2010.0.0 pierwsze zderzenia wiązek protonów o energii,5tev 2010.11.08 pierwsze zderzenia jonów ołowiu o energii 1,8TeV/nukleon 2012.07.04 ogłoszenie wstępnych wyników badań eksperymentów ATLAS i CMS w zakresie poszukiwań bozonu Higgsa 201.02.14 początek Long Shutdown 1 Przyszłość 2015 uruchomienie maszyny po LS1 (wzrost energii zderzeń do 14TeV) 2017-2018 LS2, HL-LHC faza 1 2022 LS, HL-LHC- faza 2 1984 LEP i LHC w jednym tunelu
LHC w liczbach 1/2 ~27km obwodu, >9000 magnesów, ~10000 ton ciekłego azotu, 120 ton ciekłego helu, 10-1 atm ultrawysoka próżnia w liniach wiązki, -271. C (1.9 K) temperatura operacyjna w liniach wiązki, 8. T pik pola magnetycznego w dipolu, wytworzony przez przepływ prądu o natężeniu 11 700 A, 7600 km nadprzewodzących kabli (NbTi), co odpowiada ok.270 000 włókien, z kolei każde włókno zbudowane jest z ok. 9 000 filamentów, 99.9999991% prędkości światła prędkość cząstek (protonów) przy maksymalnej energii wiązki 7 TeV;
LHC w liczbach 2/2 Rozmiar: największy akcelerator cząstek na świecie Temperatura: najzimniejsze miejsce na świecie Ciśnienie: około 10x niższe niż na Księżycu Pole magnetyczne: ~60000 razy silniejsze niż ziemskie pole magnetyczne In fact, 1 TeV is about the energy of motion of a flying mosquito. What makes the LHC so extraordinary is that it squeezes energy into a space about a million million times smaller than a mosquito. At full energy (7 TeV per beam), each of the two proton beams in the LHC will have a total energy equivalent to a 400t train (like the French TGV) travelling at 150 km/h. (CERN FAQ) (CERN FAQ)
Tunel LHC 1/2 8 niezależnych sektorów (łuki + sekcje proste) 1 sektor = 2 komórki 8 punktów dostępowych położenie: 50-175m pod ziemią średnie nachylenie ~1,4%
Tunel LHC 1/2 QRL LHC Przekrój przez tunel LHC Space available for transport.lx Punkt dostępu nr X Centrum pierścienia.rx Dokładna pozycja w tunelu LHC jest określona przez całkowity dystans (cumulate distances - DCUM) od punktu 1 LHC do danego miejsca podany w metrach. DCUM ma wartości od 0 to 26658. <4m P.A.4 Sector 45 (.R4 &.L5) P.A.5 Sector 56 (.R5 &.L6) P.A.6
Magnesy nadprzewodzące Co już było? Jaki był pomysł? Jakie było rozwiązanie? Nadprzewodnictwo - stan materiału polegający na spadku do zera jego oporu elektrycznego jeśli materiał jest schłodzony poniżej charakterystycznej temperatury, nazywanej temperaturą krytyczną. 122 nadprzewodzące magnesy dipolowe, długość - 15m, funkcja zakrzywianie wiązki; 92 nadprzewodzące magnesy kwadrupolowe, długość 7m, funkcja ogniskowanie wiązki; <7000 km kabli (Cu/Nb-Ti)
Interkonekcje Jak rozpoznać typ interkonekcji w tunelu? MB MB MQ MB QBBI QBQI QQBI MB MQ MB QBEI CC/connection cryostat itd... Liczba interkonekcji w LHC QBBI 800 QBQI 42 QQBI 42 QBDI 2 QBEI 9 QBQM 5 QBUI 1 QDBI QDQI 11 QEBI 8 QEDI 1 QEQI 8 QQBM 5 QQDI 11 QQEI 8 QQQI 16 QQQI 16 QUBI 1
Long Shutdown 1 201-2014
Long Shutdown 1 (LS1) Modernizacja i przygotowanie maszyny do pracy z energią nominalną, prewencyjna wymiana elementów nie spełniających norm, sprawdzenie krytycznych dla działania maszyny systemów (VAC, CRYO, RF, ), m.in.: konsolidacja połączeń nadprzewodzących wymiana magnesów nadprzewodzących nie spełniających norm (prewencja) projekt Radiation to Electronics (R2E) testy zasilania (Powering Tests) eksperymenty czas na modernizację detektorów testy i modernizacja systemów bezpieczeństwa i kontroli dostępu... i wiele innych zadań, poprzedzonych okresem przygotowań (planowanie, dokumentacja, procedury, szkolenia, infrastruktura, transport, bezpieczeństwo, ochrona radiologiczna, kursy językowe,...). Czas: luty 201 - grudzień 2014
TESTS POWERING C17R4 Warm Up Leak tests 14 A26R Q 2 7 R RE12 RE88 RE82 19 IC train 22 2 C 1 7 R 4 5 25 26 27 IC train Test Fire Detection (R2E) - No access QRL service Modules D F B A B 1 R 4 2 5 6 8 Preparation 9 40 Flushing QRL service Modules 41 41 42 4 Electrical maintenance - No access 44 44 ELECTRICAL Maint. 45 46 (No 45 Electrical maintenance - No access 47 48 48 QRL service Modules 50 Preparation 49 49 50 IC train 51 Preparation Flushing Cabling Campaign 52 59 60 56 58 MAR 59 QRL service Modules Preparation PREPARATION 61 APR FEB 55 57 58 54 Cabling Campaign 57 5 Flushing QRL service Modules Electrical maintenance - No access QRL service Modules 56 Pipes & UTA 5 MAR JAN 51 52 55 DEC 46 Christmas 47 54 NOV 42 IC train 4 FEB OCT 7 QRL service Modules IC train 40 JAN SEPT 4 9 DEC AUG 29 1 QRL service Modules 7 NOV 28 0 Electrical maintenance - No access 6 8 JULY 24 4 JUNE 21 QRL service Modules IC train B 2 R QRL service Modules 18 QRL service Modules 0 2 MAY 16 IC train B2R QRL service Modules 29 Q 2 6 R Q27R Q 2 R 27 1 14 Leak tests 15 S F W Q 7 R 26 28 12 20 C 1 5 L Q2R QRL service Modules 25 APR 11 1 Electrical maintenance - No access ELECTRICAL Maint. Q7R 24 Detection 17 C15L 2 Modification ODH (R2E) - No Access ODH_ANNUA QRL service Modules A 2 B 2 R 5 2 R 2 A 2 9 L 2 9 10 Warm Up QRL service Modules Electrical maintenance - No access C L 2 A2R2 22 C R 1 B25R2 A22R1 21 A29L2 A 2 2 R 1 C15R1 20 C0R1 19 CR1 18 Leak tests Leak tests Leak tests C 0 R 1 Warm Up IC train Leak tests CL2 17 201 Warm up C 1 5 R 1 Warm Up Leak tests D F B D X F B A Q5L8 Leak tests B21L8 0 CSCM 16 OCT 8 0 MAR 7 B0R7 Warm Up 6 Warm Up B1R4 WARM UP 11 15 SEPT RE78 RE68 10 FEB 4 1 AUG 2 Warm Up 9 JULY 6 12 JUNE 5 8 MAY Arc 81 1 5 7 APR Arc 78 4 MAR Arc 67 201 2 RE62 RE58 Arc 56 1 FEB RE52 Arc 45 RE48 Arc 4 RE42 RE8 Arc 2 UJ2 RE28 RE18 Arc 12 RE22 Harmonogram LS1 RE72 K. Foraz, Third LHC Splice Review, November 12-14, 2012 60 61 62 62 6 FLUSHING Flushing Test AUG (R2E) - No access AUG Tests AUG Tests 64 APR 6 64 Preparation 65 65 Test AUG (R2E)- No access AUG Tests 66 66 Cool-Down Flushing 67 68 Preparation 69 AUG Tests 70 Flushing 71 Cool-Down 72 AUG Tests Preparation 74 JULY 75 Cool-Down Flushing 75 AUG Tests 77 Cool-Down 77 78 Cool-Down 80 8 84 85 87 OCT Cool-Down 88 86 POWERING TESTS 89 90 90 91 91 9 95 96 97 99 NOV 94 95 98 OCT 92 9 96 SEPT 85 88 89 94 DEC U W - 87 92 NOV COOL DOWN 86 82 8 FLUSHING Flushing 84 AUG 81 82 SEPT 79 80 Cool-Down PREPARATION Preparation 81 JULY 76 AUG Tests 79 AUG JUNE 7 74 Test Fire Detection (R2E) - No access 76 78 71 72 AUG Tests 7 2014 70 JUNE MAY 68 Cool-Down 69 97 DSO Tests Christmas 98 99 DEC 2014 67 MAY DYPB
Projekt SMACC (Superconducting Magnets And Circuits Consolidation) Największy projekt zrealizowany podczas LS1: ponad 50 osób ok.1 000 000 godzin pracy (wliczając okres przygotowań) międzynarodowa współpraca
Otwarcia/zamknięcia interkonekcji 1695 IC do otwarcia otwarcia zaplanowane w harmonogramie oraz interwencje specjalne, czas: kwiecień listopad 201; 1695 IC do zamknięcia czas: sierpień 201 czerwiec 2014; Modyfikacja ekranów termicznych nowy projekt eliminacja spawania, cięcia i szlifowania bezpieczniejszy i szybszy dostęp do interkonekcji;
1 na 10 000... CERN CERN 19 września 2008 w czasie testów mocy (bez wiązki) nastąpiło zwarcie na wadliwie wykonanym połączeniu elektrycznym między dwoma nadprzewodzącymi magnesami. Powstały najprawdopodobniej łuk elektryczny doprowadził do stopienia się złącza i rozszczelnienia magnesów. Implozja związana z rozszczelnieniem doprowadziła do wyzwolenia dużej energii, która zniszczyła lub uszkodziła blisko 60 magnesów (...). Nastąpił wyciek kilku ton ciekłego helu do tunelu. Naprawa awarii trwała około 14 miesięcy (http://pl.wikipedia.org/wiki/wielki_zderzacz_hadronów)
Sekwencja instalacji shunt i izolacji 1/2 M-lines Bus bars
Sekwencja instalacji shunt i izolacji 2/2 Courtesy H. Prin F. Savary - Consolidation of the superconducting splices and circuits
DN200 (SRV) zawory bezpieczeństwa 1/2 120 ton ciekłego He w instalacjach kriogenicznych!
DN200 (SRV) zawory bezpieczeństwa 2/2 Podczas LS1 zainstalowano: + 612 brakujących DN200 (w sektorach 2-, 4-5,7-8, 8-1) + 17 DN200 na kriostatach wymienianych magnesów + 2 dodatkowe DN200 dla CryoBLM (sektor 4-5 and sektor 7-8)
Konsolidacja PIM-ów Podczas LS1: - 18 PIM-ów wymieniono prewencyjnie, - ok.70 PIM-ów wymieniono podczas wymiany pagnesów, - ok.20 PIM-ów wymieniono z powodu uszkodzeń mieszków, które powstały przed lub podczas LS1. Dodatkowo na każdej interkonekcji zainstalowano specjalne osłony (PEI). W trakcie testów RF Ball znaleziono tylko 2 PIMy, które wymagały naprawy (spodziewano się <10).
Wymiana magnesów nadprzewodzących - 15 magnesów dipolowych - magnesy kwadrupolowe Photos: 201 CERN
Status LHC
Status LHC-LS1 1/2
Status LHC-LS1 2/2 Activities P1 Sector 12 P2 Sector 2 P Sector 4 P4 Sector 45 P5 Sector 56 P6 Sector 67 P7 Sector 78 P8 Sector 81 CRYO lockout Status UNLOCKED UNLOCKED UNLOCKED UNLOCKED UNLOCKED UNLOCKED UNLOCKED UNLOCKED SMACC completed Done Done Done Done Done Done Done Done P test Done Done Done Done Done Done Done Done Leak loc. Done Done Done Done Done Done Done Done Purge Done Done Done Done Done Done Done Done Done Done Done Done Done Done Done Done Flushing Done Done Done Done Done Done Done Done + nqps Done Done Done Done Done Done Done Done Non Conf Done Done Done Done Done Done Done Done Start of cryo system Done Done Done Done Cool Down start Done Done W42 w41 Done Done Done Done CSCM Done W4-->44 W47-->49 W46-->48 W40-->4 Done W42-->4 Done CPC6 Done Done Done Done Done Done Done Done R2E Completed Done Done Done Done Done SCT Done Done Done Done Done Done Done Done Done Done Done Done Done Done Done Done Done Done Done Done Done Done Done Done SF Maintenance Done Done W 45-46-47 W 48-49-50 Survey meas.&align. W5--> 4 W40--> 44 W45-->50 W44-->48 W8--> 2 Done W40->2 Done @ COLD W4-->45 W47-49 W-4 W50-51->-4 W45->47 Done W45-->48 W42-->4 Powering Ph I w45-47 W49-51 W5-6 W4-6 W48-->49 Done W-->4 W44-->45 Powering Ph II w48-50 W-5 W7-9 W6-9 W50-2->-4 Sector test WE 44-45 WE 47-48 DSO test November 8th and 9th ; 15th and 16th. W42-44->48-50 W5-->7 W46-47--> Done In progress Coming soon Updated 15th October EN-MEF-OSS M.Barberan
Photograph: Maximilien Brice Zamknięcie ostatniej IC w sektorze 4-5 18 czerwca 2014
Dziękuję!