キックオフ

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より耐熱性の高いキッカー磁石の設置と、SPS のスクラビング実行中のテストの成功に続き、SPS は高輝度 LHC 動作の準備を整えています。

2023 年 4 月 4 日

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クリスティアン・ベルンハルト・ノボトニー著

高輝度 LHC (HL-LHC) の将来の運用に向けたアップグレードが加速器施設全体で進行中です。 これらのアップグレードの 1 つは、SPS のキッカー磁石の一部の加熱を軽減し、将来の高強度ビームに備えるための新しい設計です。 現在の設計では、これらの特定の磁石は、ビームを正しい位置に曲げる能力を一時的に失うほど加熱されることになります。 これを回避するために、シルバーフィンガーを含む特殊なセラミックチャンバーが取り付けられています。 これらのフィンガーは、ビームと非導電性の磁石のフェライトの間の電磁相互作用を大幅に低減します。 このシールド効果のおかげで、磁石の発熱が大幅に軽減されます。 新しい磁石は冬季閉鎖中に設置され、3月24日に始まったSPSの洗浄作業中に見事なビームによる初期テストに合格したところだ。

16 個の高速パルス磁石 (12 個の小型と 4 個の大型) が、PS 加速器から入ってくるビームを SPS ビームの正しい軌道に「キック」します。 循環ビームが加速器内で失われる可能性がある偶発的な偏向を防ぐために、磁気パルスのタイミングを正確に調整する必要があります。 ただし、循環する SPS ビームは、LHC タイプの陽子ビームにのみ使用される大型のキッカー磁石を大幅に加熱する可能性があります。 このようなことは過去にもすでに起こっており、磁石の過熱を防ぐためにビーム強度を下げる必要がありました。 この問題は、新たに搭載された大型キッカーマグネットによって解決されました。

オリジナルのキッカー磁石は 1970 年代に設置されましたが、その交換は既存のものを HL-LHC ビームに適合させるよりもはるかに高価であることが判明しました。 SY-ABT キッカー チームは、磁石の加熱の低減と十分に速い磁界立ち上がり時間の達成、および磁石の材料に費やされる予算の最適化の間の適切な妥協点を見つけました。 採用されたソリューションは主に、SPS 抽出キッカー磁石で成功したことが証明されているアプローチに基づいています。 主な違いは、SPS 磁石の場合、フィンガーが抽出磁石のフェライトに直接当てられたことです。 新しいデザインでは、キッカー磁石の内側に設置された 2 つの U 字型セラミック チャンバー上にフィンガーが配置されます。 フィンガーの各セットは磁石の高電圧エンドプレートに接続されており、フィンガーにかかる電気的ストレスを効果的に制限します。 発熱を制限しながら必要な高電圧性能を得るには、設計を数回繰り返し、SY-ABT チームと BE-ABP チームの間で緊密に連携する必要がありました。

「チームにとっての大きな課題は、すべてのコンポーネントを非常に短い時間スケールでプロトタイプ化し、製造しなければならないことでした」と、マイク・バーンズ氏とトーマス・クレイマー氏とともに研究を主導したローラン・デュシメティエール氏は語る。 プロトタイプのキッカー マグネットが実験室での高電圧テストに合格した後、チームはこれらの 4 つのマグネットから構成されるまったく新しいキッカー マグネットを構築し、SPS に取り付けました。