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Dopo l'installazione di magneti kicker più resistenti al calore e i test positivi durante la corsa di lavaggio dell'SPS, l'SPS si sta preparando per il funzionamento dell'LHC ad alta luminosità.

4 aprile 2023

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Di Kristiane Bernhard-Novotny

Nell'intero complesso dell'acceleratore sono in corso aggiornamenti per il futuro funzionamento dell'LHC ad alta luminosità (HL-LHC). Uno di questi aggiornamenti è un nuovo design per ridurre il riscaldamento di alcuni dei magneti kicker dell'SPS per prepararli ai futuri raggi ad alta intensità. Con la loro progettazione attuale, questi specifici magneti verrebbero riscaldati a tal punto da perdere temporaneamente la capacità di piegare il raggio nella posizione corretta. Per evitare ciò, è stata installata una speciale camera in ceramica che include dita d'argento. Queste dita riducono notevolmente l'interazione elettromagnetica tra il raggio e la ferrite dei magneti, che non è conduttiva. Grazie a questo effetto schermante i magneti si riscaldano molto meno. I nuovi magneti sono stati installati durante la chiusura invernale e hanno appena superato a pieni voti i test iniziali durante il ciclo di lavaggio SPS iniziato il 24 marzo.

Sedici magneti a pulsazione rapida (dodici piccoli e quattro grandi) "calciano" i raggi in arrivo dall'acceleratore PS nell'orbita corretta del raggio SPS. L'impulso magnetico deve essere sincronizzato con precisione per evitare una deviazione accidentale dei raggi circolanti che potrebbe causarne la perdita nell'acceleratore. Il raggio SPS circolante, tuttavia, può causare un riscaldamento significativo dei magneti kicker più grandi, che vengono utilizzati solo per i fasci di protoni di tipo LHC. Ciò è già accaduto in passato ed è stato necessario ridurre l'intensità del fascio per evitare il surriscaldamento dei magneti. Questo problema è stato ora risolto con i grandi magneti kicker appena installati.

I magneti kicker originali furono installati negli anni '70 e sostituirli si rivelò molto più costoso che adattare quelli esistenti alle travi HL-LHC. Il team kicker di SY-ABT ha trovato un buon compromesso tra la riduzione del riscaldamento dei magneti e il raggiungimento di un tempo di salita del campo sufficientemente rapido, oltre all'ottimizzazione del budget speso per il materiale dei magneti. La soluzione adottata si basa in gran parte sull'approccio che si è rivelato vincente con i magneti del kicker di estrazione SPS. La differenza principale è che nel caso dei magneti SPS le dita sono state applicate direttamente sulla ferrite dei magneti di estrazione. Nel nuovo design, le dita sono posizionate su due camere ceramiche a forma di U, installate all'interno dei magneti del kicker. Ogni serie di dita è collegata alla piastra terminale ad alta tensione dei magneti, limitando efficacemente lo stress elettrico su di essi. Per ottenere le prestazioni ad alta tensione richieste limitando il riscaldamento sono state necessarie diverse iterazioni della progettazione e una stretta collaborazione tra i team SY-ABT e BE-ABP.

"Una sfida significativa per i team era che tutti i componenti dovevano essere prototipati e prodotti in tempi molto brevi", afferma Laurent Ducimetière, che ha condotto lo studio insieme a Mike Barnes e Thomas Kramer. Dopo che il prototipo del magnete kicker ha superato i test ad alta tensione in laboratorio, il team ha costruito un magnete kicker completamente nuovo composto da quattro di questi magneti e lo ha installato nell'SPS.