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Tras la instalación de imanes de activación que son más resistentes al calor y sus pruebas exitosas durante el proceso de limpieza del SPS, el SPS se está preparando para la operación del LHC de alta luminosidad.

4 abril, 2023

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Por Kristiane Bernhard-Novotny

Se están realizando mejoras en todo el complejo de aceleradores para el futuro funcionamiento del LHC de Alta Luminosidad (HL-LHC). Una de estas mejoras es un nuevo diseño para reducir el calentamiento de algunos de los imanes de activación del SPS y prepararlos para futuros rayos de alta intensidad. Con su diseño actual, estos imanes específicos se calentarían hasta tal punto que perderían temporalmente su capacidad de doblar el haz en la posición correcta. Para evitarlo, se ha instalado una cámara 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 invernal y acaban de pasar sus pruebas iniciales con haz con gran éxito durante la operación de limpieza del SPS que comenzó el 24 de marzo.

Dieciséis imanes de pulsación rápida (doce pequeños y cuatro grandes) “patean” los haces entrantes del acelerador PS hacia la órbita correcta del haz SPS. El impulso magnético debe sincronizarse con precisión para evitar una desviación accidental de los rayos circulantes que podría provocar que se pierdan en el acelerador. Sin embargo, el haz SPS circulante puede provocar un calentamiento significativo de los imanes de activación más grandes, que sólo se utilizan para haces de protones del tipo LHC. Esto ya sucedió en el pasado y fue necesario reducir la intensidad del haz para evitar que los imanes se sobrecalentaran. Este problema ahora se ha resuelto con los grandes imanes de activación recién instalados.

Los imanes originales se instalaron durante la década de 1970 y reemplazarlos resultó mucho más costoso que adaptar los existentes a los haces del HL-LHC. El equipo de iniciación de SY-ABT encontró un buen equilibrio entre reducir el calentamiento de los imanes y lograr un tiempo de aumento del campo suficientemente rápido, además de optimizar el presupuesto gastado en el material de los imanes. La solución adoptada se basa en gran medida en el método que ha dado buenos resultados con los imanes de extracción SPS. La principal diferencia es que, en el caso de los imanes SPS, los dedos se aplicaron directamente a 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 de activación. Cada par 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 al mismo tiempo limitar la calefacción requirió varias iteraciones del diseño y una estrecha colaboración entre los equipos de SY-ABT y BE-ABP.

"Un desafío importante para los equipos fue que todos los componentes debían crearse prototipos y fabricarse en un plazo de tiempo muy corto", afirma Laurent Ducimetière, que dirigió el estudio junto con Mike Barnes y Thomas Kramer. Después de que el prototipo de imán pateador pasó las pruebas de alto voltaje en el laboratorio, el equipo construyó un imán pateador completamente nuevo que constaba de cuatro de estos imanes y lo instaló en el SPS.