Vakuový systém urychlovače LHC
Overall view of the LHC experiments.
50 - 150 m pod zemí, délka 27 km 1
1home.web.cern.ch/topics/large-hadron-collider
Vakuová fyzika 2
1/25
LHC
• 8 - oblouků a 8 rovných částí
• sektor je část urychlovače mezi středy rovných úseků
• 7 TeV - energie protonů, spotřeba LHC celková 120 MW
• magnetické pole max. 8.33 T
• 11245 oběhů za 1 s
• supravodivé magnety z NbTi
• kryo-systém - 120 t He
• 700MB/s dat ze všech experimentů
• náklady asi 3 miliardy EUR ~ 80 miliard Kč ~ 4.5 miliardy USD
• 1500 PC z CR počítalo simulace pro uložení magnetu
Vakuová fyzika 2 2/25
horne. web.cern.ch/topics/large-hadron-collider
Vakuová fyzika 2
3/25
Jumper connection
Helium ring line.
Warm helium recovery line
Cryogenic distribution line [ORLJ
LHC machine cryostat
Figure 11.1: Transverse cross-section of the LHC tunnel
3home.web.cern.ch/topics/large-hadron-collider
Vakuová fyzika 2
< □ ►
4/25
ALIGNMENT TARGET MAIN QUADKUFOLE BUS BARS HEAT EXCHANGER TUBE Sli'PERIHSULATlON SUPERCONDUCTING COILS BEAM TUBES
SHRINKING CYLINDER / HE 11-VESSEL
IRON YOKE
VACUUM VESSEL
THERMAL SHIELD
AUXILIARY BUS BARS
AUSTENITIC STEEL COLLARS
BEAM SCREEN
IRON INSERT
INSTRUMENTATION >V1RES
FILLER PIECE
DIPOLE BUS BARS
SUPPORT POST
ALL DIMENSIONS AT
sec (ess**}
home.web.cern.ch/topics/large-hadron-collider
< □ ►
Vakuová fyzika 2
5/25
Vakuové systémy:
• kryomagnety - sektory s délkou 214 m, teplota 1.9 K
• He-rozvody - sektory s délkou 428 m
• urychlovač - různé délky sektorů, délka přibližně 2900 10-8 _ IQ"9 pa
GAS
H2 He
CH4 H30 CO CO,
Nuclear scattering cross section(cm') 9.510"36
1.2610 5.6610 5.65 10 8.5410 1.3210
■25 -25 05 -24
Gas density (m 3) for a 100 hour lifetime
9.810 7.410 1.610 1.610 1.110 7 10
14
14 14
14
14
13
Pressure (Pa) at 5 K, for a 100 hour lifetime
6.710 5.110 1.110 1.110 7.510 4.910
-8
-3
-S
-9
home.web.cern.ch/topics/large-hadron-collider
Vakuová fyzika 2
7/25
Coo lint" tube
'Sawteeth"* Copper I aver
Pumping slot shield
Pumping Hints
Sliding ring
Longitunal weld
Beam screen tube
průměr asi 45 mm, 1 mm nerez ocel + 75{im Cu, 5-20 K
6
home. web.cern.ch/topics/large-hadron-collider
Vakuová fyzika 2
8/25
elektrický odpor 0.1 mQ
home. web. cern.ch/topics/large-hadron-collider
Screw & Spring waehor
Copper transition tube
Upstream flange
RF-contact strips coating '* urn Indium brazed
Flug-ln module Iran &l t Ion tube
t>e lawn
Rhodium c-oating 3
RF-canUct Gold Coating 5 urn
Screw & Spring washer
RF-ccntact transition flange
Downstream llange
RF-contact strips coating 5 m
Indium erased
8
8
home.web.cern.ch/topics/large-hadron-collider
Vakuová fyzika 2
10 / 25
Figuře 12.7: Details of a cold-to-warm transition
Vakuová fyzika 2
11 / 25
Figure 12.8: Standard layout of the RT beam vacuum system between two cryostats.
10
10
home.web.cern.ch/topics/large-hadron-collider
Vakuová fyzika 2
12 / 25
Figuře 12.10: Layout of the RT beam vacuum systém at right of IR point 2
11_
11home.web.cern.ch/topics/large-hadron-collider
Vakuová fyzika 2
13 / 25
mobilní čerpací stanice
trubice urychlovače - kryogenní výveva
části na pokojové teplotě - N EG getr - TiZrV, iontové vývevy asi po 28 m
manometry v každém sektoru - lx Pirani, 2x ionizační se studenou katodou, lx ionizační se žhavenou katodou
analyzátor plynu (hmotový spektrometr) na mobilní čerpací jednotce + další manometry
4£0
3E0
2E0
2:0
ILD
5D
24h
■non coated parts
---gauges and R GAs
-NEG coated C u chambers
degassing gauges, RGAs
flash pumps
lash puni p s
24h
start SIPs {press K r <
1x1 D""Wo
ID
2D
3D
40
time (hrs f
5D
60
7D
80
Figure 12.13: Proposed bake-out cycle with NEG activation
12
Aktivace NEG getrů
12
home.web.cern.ch/topics/large-hadron-collider
Vakuová fyzika 2
15 / 25
1 OE-05
1 OE-06
-Q
E
VI
vi (ľ
CL
1.0E-07
1 OE-08
— Pressure profile a Position of Ion pumps
Beam Stay Clear [+/- 5 mm tol.]
— Chamber diameter (mm)
liůůůůůůůů    á    h   A    ů   ů    ů A
-i-1-1-1-1-r
i-1-1-1-1-1-1-1-r-
rT-1-1-1-1-1-1
600
500
400 E* E
- 300
_o> O
>->
us -i—'
tň
E
us
200 £
- 100
10000
20000 30000 40000 50000
Position along the line after MKB (mm)
60000
Figure 12.15: Pressure profile, distribution of ion pumps, vacuum chamber diameters and beam stay clear along the beam dump line starting downstream of the diluters (MKB) down to the dump (TDE).
13
Výstupní část urychlovače
13
home.web.cern.ch/topics/large-hadron-collider
Vakuová fyzika 2
16 / 25
Table 12.3: Main characteristics of the insulation vacuum sectors
	Cryomagnet	QRL
Volume (m3)	80	85
Length (m)	214	428
ML I (nr/m)	200	140
Sectors per arc	14	7
Vakuum pro kryomagnety a He rozvody.
home.web.cern.ch/topics/large-hadron-collider
Vakuová fyzika 2 17/25
Figure 11.4 Thermodynamic states of helium in theLHC cryogenic system
15_
15home.web.cern.ch/topics/large-hadron-collider
Vakuova fyzika 2 18/25
300
sectoMn sector_out dTmax limit
2    3    4    5    6    7    8    9   10  11 12
Time [day]
13
Figure 11.12: Normal cool-down from 300 K to 4.5 K of LHC sectors
16
16home.web.cern.ch/topics/large-hadron-collider
Vakuová fyzika 2
«0 Q, O
19 / 25
—x—Normal operation
0 10 20 30 40
Time [hour]
Figure 11.13: Magnet filling and cool-down down from 4.5 K to 1.9 K
17_
17home.web.cern.ch/topics/large-hadron-collider
18
18
home. web.cern.ch/topics/large-hadron-collider
< □ ►
Vakuová fyzika 2
21 / 25
Nehoda na LHC
19.9.2008
vadné propojení mezi dvěma magnety, sektor 3-4
při zvyšovaní proudu magnetem na hodnotu 8.7 kA, provozní proud 9.3 kA
rekonstrukce asi 700 m urychlovače
ztráta asi 6 t He
4  □  ►   4 ►
20
20
www. osel. cz/index.php?clanek=4144
<  □  ►   4 [3P ►   < -1 ►   < ►
Vakuová fyzika 2
24 / 25
Odkazy na www
http: //Ihc.web.cern.ch/lhc/
http: //www.osel.cz/index.php?clanek=4144
http: //www.czechnationalteam.cz