Работа коллайдера возобновится в ближайшие дни

Рамкой выделен элемент системы водяного охлаждения аппаратуры, поломка которого привела к неполадкам в ускорительной секции и остановке работы коллайдера. Изображение из доклада A. Calia LHC Status Report на 151 совещании Комитета по экспериментам на LHC

Инцидент с контроллером системы водяного охлаждения криогенной аппаратуры ускорительных секций LHC прервал на месяц работу Большого адронного коллайдера. Сейчас неисправность устранена, и в ближайшие дни протонные пучки снова начнут циркулировать в основном кольце LHC.

В 2022 году стартовал новый многолетний сеанс работы Большого адронного коллайдера LHC Run 3. Столкновения протонов на рекордной энергии 13,6 ТэВ начались 5 июля, и за месяц специалисты довели пиковую светимость коллайдера практически до запланированного значения. Однако 23 августа ударный темп набора данных был прерван поломкой в системе охлаждения ускорительных секций коллайдера. Сообщение на онлайн-мониторе коллайдера гласило, что необходимо прогреть ускорительные секции до комнатной температуры, устранить неисправность и снова их охладить. Дополнительных подробностей на тот момент обнародовано не было.

На прошедшей на днях 151 встрече Комитета по экспериментам на LHC был представлен краткий технический отчет о текущем состоянии коллайдера, в котором, наконец-то, были приведены некоторые подробности.

В первой половине доклада были кратко перечислены основные этапы запуска коллайдера в этом году, а также сообщалось об успешной борьбе с известными по прошлым годам проблемами (в частности, с «электронными облаками», мешающими увеличивать интенсивность пучков, и с так называемыми UFO, неопознанными падающими объектами внутри вакуумной трубы). Главным фактором, ограничивающим дальнейший рост интенсивности, сейчас считается тепловыделение в секторе 78, однако существенной проблемы для работы коллайдера оно не представляет.

Ближе к концу доклада рассказывается, что именно случилось 23 августа. Происшествие началось с того, что около 6 часов вечера дал сбой программируемый контроллер системы водяного охлаждения аппаратуры, обслуживающей ускорительные секции коллайдера. В результате остановился криокомпрессор, охлаждающий уже сами эти секции до температуры жидкого гелия (4,5 K). Система автоматически перешла в безопасный режим и начала контролируемым образом выпускать испаряющийся гелий. К 10 часам вечера проблема с системой охлаждения была исправлена, и криогеника вернулась в штатный режим.

Однако в ходе стравливания гелия успели сломаться защитные диски в клапанах, регулирующих давление гелия. По всей видимости выходящий гелий слишком сильно охладил диски, сделав их более хрупкими; во время разработки этой системы безопасности подобного охлаждения не наблюдалось. Диски были тоже заменены достаточно оперативно, за ночь. Однако из-за поломки внутрь криомодуля попал газ, и уже эту проблему исправить при криогенных температурах оказалось невозможным. Ускорительные секции пришлось прогреть до комнатной температуры и только после этого их удалось вернуть в рабочее состояние.

В настоящее время ускорительные секции уже благополучно охлаждены до нужной температуры. Судя по показаниям онлайн-монитора, протонные пучки должны вернуться в главное кольцо LHC во вторник 20 сентября. Столкновения должны вскоре возобновиться, однако из-за потерянного месяца план по набору статистики на этот год выполнить не удастся. А тем временем, техники уже работают над улучшением всей системы охлаждения ускорительных секций, чтобы подобные инциденты не повторялись в будущем.