Het belang van temperatuurcontrole in de collimatortest bij CERN
07/18/2023 - 11:23
De Large Hadron Collider van CERN ondergaat momenteel een uitgebreid renovatieprogramma. Een belangrijke bouwsteen van dit project is de ontwikkeling van nieuwe collimatoren. Dat zijn uiterst gevoelige componenten die verantwoordelijk zijn voor het opvangen van deeltjes die van de straal afwijken. Voor optimale prestaties en betrouwbaarheid van deze collimatoren is een precieze temperatuurregeling tijdens de tests vereist. Hiervoor gebruikt CERN een speciaal gemodificeerde FL4006 circulatiekoeler van JULABO.
Gemodificeerde FL 4006 in de collimatortestbank
De rol van een deeltjesversneller en zijn collimatoren
Om het belang van temperatuurcontrole bij collimatortesten beter te begrijpen, is het belangrijk om het basisprincipe van een deeltjesversneller en de cruciale rol van collimatoren daarin te begrijpen. Er worden acceleratoren gebruikt om subatomaire deeltjes te versnellen naar hoge snelheden en deze in botsing te brengen. Door deze botsingen kunnen wetenschappers de fundamentele krachten en bouwstenen van de natuur onderzoeken, nieuwe inzichten verwerven over het universum en onze fundamentele kennis van de wereld om ons heen vergroten. De deeltjes worden in de versneller door een magnetisch veld geleid en gefocusseerd. Ze vormen een rondlopende straal in de ring van de versneller.
De Large Hadron Collider (LHC) is de grootste en krachtigste deeltjesversneller ter wereld. De ondergrondse ring met een omtrek van 27 km ligt in het grensgebied tussen Frankrijk en Zwitserland. De LHC wordt geëxploiteerd door CERN, de Europese organisatie voor nucleair onderzoek en tegelijkertijd 's werelds grootste laboratorium voor deeltjesfysica.
Collimatoren dienen als belangrijke veiligheidsmaatregelen om deeltjes op te vangen die van de beoogde baan van de straal afwijken. Afwijkende deeltjes vormen namelijk een risico voor de onderdelen van de versneller en voor het personeel. De collimatoren absorberen deze verkeerd geleide deeltjes en beschermen zo de rest van het systeem. Dat maakt uitgebreide tests essentieel, om de efficiëntie en betrouwbaarheid van de collimatoren te garanderen.
Temperatuurcontrole tijdens collimatortesten
Momenteel ondergaan de Large Hadron Collidor en zijn collimatoren een grondige revisie. De hele installatie moet op de nieuwste stand der techniek worden gebracht en de capaciteit voor toekomstige experimenten en ontdekkingen moet worden uitgebreid. Hierbij worden de collimatoren zorgvuldig getest om nauwkeurige resultaten en betrouwbare prestaties te garanderen. Een belangrijk onderdeel van deze tests is de temperatuurcontrole: door precieze temperatuurregeling en het uitvoeren van temperatuurcycli kunnen onderzoekers de reactie van de collimatoren op thermische schommelingen beoordelen en de warmtegeleidingskenmerken meten. Dit maakt een uitgebreide controle mogelijk van het vermogen van de collimatoren om temperatuurveranderingen op te vangen en de warmte effectief te geleiden, zodat de betrouwbaarheid en efficiëntie bij het opvangen van afwijkende deeltjes uit de straal gewaarborgd zijn.
De speciale oplossing voor collimatortesten van JULABO
Debietregelkleppen en -meters
De maatoplossing van JULABO voor temperatuurregeling
Bij de collimatortests heeft het CERN gekozen voor de technische temperatuurregeling van JULABO. Als toonaangevende leverancier van nauwkeurige oplossingen voor temperatuurcontrole hebben we – met onze Business Unit Solutions – in dit concrete geval een circulatiekoeler FL 4006 zodanig aangepast dat deze optimaal presteert bij het testen van de collimatoren. Deze unit voor temperatuurregeling is voorzien van een elektrische verwarming, twee debietmeters en regelkleppen, alsmede elk vier temperatuur- en druksensoren. Deze oplossing van JULABO is naadloos geïntegreerd in de testopstelling en wordt aangestuurd door het mastersysteem (PLC) van CERN. Dat garandeert een zorgvuldige bewaking en controle van de temperatuurcycli in het testproces van de collimatoren.