Проекты XXI века

На комплексе NICA:

переместили соленоид MPD

5-6 декабря в павильоне многоцелевого детектора ускорительного комплекса NICA происходило технологическое перемещение 800-тонного соленоида эксперимента MPD.

Детектор вместе с боковой платформой электроники передвинули в рабочее положение - положение пучка. После юстировки рабочего положения и пробного присоединения к нему труб водяного охлаждения соленоид возвращают назад - в исходное положение, или зону сборки, где участники проекта приступят к сборке субдетекторов MPD.

Перемещение в положение пучка из паркового положения общей длиной около 10,5 м было разбито на несколько этапов по 1,5 м: вначале приводилась в готовность система перемещения, затем - со скоростью 3 мм в секунду происходило смещение соленоида с платформой по специальным рельсам, на которых он стоит. Верхняя контактная поверхность рельсов была выставлена по высоте с точностью 0,4 мм, а прямолинейность боковой поверхности базового рельса - с точностью 0,2 мм. Таким образом, на каждом этапе движение массивного детектора, неуловимое невооруженным глазом, происходит приблизительно за 8 минут 20 секунд. Подготовка перемещения для очередного этапа занимает 5-6 минут.

Как отметил заместитель главного инженера Лаборатории физики высоких энергий ОИЯИ, главный конструктор проекта NICA/MPD Николай Топилин, весь процесс перемещения детектора идет намного быстрее, чем в ЦЕРН, где подобная операция занимает примерно 10 минут, а подготовка к ней - около двух часов. Как рассказал Николай Топилин, для MPD была переработана система перемещения, которая широко используется во всем мире, - был применен разработанный в лаборатории оригинальный способ установки опоры. "Это экономит огромное количество времени", - подчеркнул главный конструктор проекта. Он рассказал, что система перемещения позволяет перемещать около одной тысячи тонн - примерно столько будет весить в будущем соленоид со всей "начинкой" - субдетекторами.

"Перед нами стояла задача передвинуть весь магнитопровод на ось пучка и отъюстировать его по горизонтали и по вертикали с точностью 2 мм. Потом этот объект будет стоять 2-3 дня, когда к нему подведут трубы водяного охлаждения. Затем, когда мы установим магниты в правильное положение, они в этом положении соединят трубы. После этого мы отсоединим трубы и вернем магнит в исходное положение, в котором он будет стоять достаточно долго, - в штатное положение для установки детекторов", - прокомментировал Николай Топилин.

"Происходит технологическое перемещение, подключение водяного охлаждения, испытание контуров боковой платформы электроники, а также в принципе проверка технологической возможности перемещения с учетом инфраструктуры установленных криогенных гибких трубопроводов и позиционирование соленоида относительно теоретической оси ускорителя", - пояснил заместитель главного инженера ЛФВЭ Константин Мухин.

11 декабря участники проекта передвигали соленоид обратно в парковое положение для сборки детекторов. По результатам перемещения и юстировки магнита его положение было зафиксировано с нулевым отклонением по вертикали и 0,9 мм по горизонтали.

"Кроме этого, позже мы хотим проверить установку полюсов в сам магнитопровод, чтобы закрыть комплекс магнита в положение сборки без субдетекторов", - добавил Константин Мухин. С установленными катушками будут испытаны системы питания и измерения магнитного поля внутри соленоида. После того как магнитное поле будет измерено, катушки будут сняты, с нового года продолжится криогенное охлаждение до рабочих температур 4,5 К. Участники проекта начнут установку силового каркаса и далее - сборку субдетекторов.

начат монтаж ВЧ-систем

Силами Института ядерной физики СО РАН и Лаборатории физики высоких энергий ОИЯИ начаты работы по монтажу станций высокочастотных ускоряющих систем ВЧ-1 и ВЧ-2 в прямолинейных промежутках коллайдера NICA.

Cотрудники ЛФВЭ совместно с коллегами из Новосибирска устанавливают на свои места в тоннеле резонаторы ВЧ-систем и проводят их прогрев для достижения рабочего вакуума. Одновременно с этим подготавливаются комнаты для системы управления резонаторами. Специалисты по вакуумному оборудованию монтируют все необходимые уплотнения, насосы, системы контроля прогрева. 11 декабря была достигнута рабочая температура прогрева. О подробностях рассказывает начальник группы ускоряющих и формирующих ВЧ-систем коллайдера ЛФВЭ Александр Малышев.

Такие работы могут проводиться при температуре от 220 до 300°С - конкретная температура зависит от темпа откачки и от того, какие газы остаются внутри. В данном случае больше всего мешают процессу углеводороды, присутствие влаги, аргон, азот. Чтобы получить хороший вакуум в ускорителе, когда летящая частица не сталкивается с остаточным газом, вакуумный объем должен быть полностью очищен. Прогрев ускоряет диффузию остаточного газа с внутренней поверхности вакуумной камеры".

Станции готовятся к прогреву

Специалисты сталкиваются с двумя сложностями. Поскольку резонатор ВЧ-системы имеет геометрически сложное устройство, прогрев происходит неравномерно и зависит от таких параметров, как возможность намотать достаточное количество нагревателей и хорошо изолировать прогреваемый участок от теплопотерь. Кроме того, в резонаторе есть места, которые в принципе нельзя греть. Так, в наружной части резонатора ВЧ-1 используется аморфное железо, которое не имеет кристаллической решетки и в силу этого обладает хорошей магнитной проницаемостью, однако при этом не терпит прогрева. В условиях, когда наружная часть резонатора не должна нагреваться свыше 80°С, а внутренняя, наоборот, должна прогреться, требуются много слоев изоляции и планомерный контроль ровного нагрева.

Процесс прогрева. На монитор выводятся показатели температуры на разных участках

Резонаторы будут в течение нескольких дней выдерживаться при повышенной температуре, после чего последуют испытания на герметичность. Коллегам из Новосибирска, которые и создали эти резонаторы, нужно показать, что поставляемое оборудование имеет необходимые параметры.

По достижении проектных параметров вакуума дальнейшие работы будут связаны с системой управления ВЧ-станциями: специалисты займутся подключением резонаторов, установкой и подключением генераторов и сигнальных кабелей.

Сейчас готовится разводка инженерных коммуникаций в двух из шести комнат для систем управления резонаторами, в том числе прокладываются трубопроводы для системы водяного охлаждения резонаторов и генераторов, силовые трассы и сигнальные кабели. После всего этого генераторы будут подключены к резонаторам, затем наступит этап электрических испытаний, когда каждый отдельный резонатор будет настраиваться, испытываться, и будут проверяться его электрические параметры.

Это уже вторая группа резонаторов, которая устанавливается на коллайдере. Летом были установлены резонаторы на нижнем кольце коллайдера. Сейчас на верхнее кольцо доустанавливается один резонатор ВЧ-1 и четыре - ВЧ-2. Таким образом, в этом году завершается установка всех резонаторов систем ВЧ-1 и ВЧ-2.

Согласно проекту, всего у коллайдера будут три высокочастотные системы. ВЧ-1 отвечает за накопление требуемой интенсивности пучка и доускорение частиц в случае, если это необходимо. ВЧ-2 используется для формирования требуемого числа сгустков и предварительной группировки пучка. ВЧ-3 послужит сжиманию сгустков частиц до проектной длины 0,6 м - резонатор для нее находится в стадии разработки, а сама третья система заработает на этапе полной конфигурации комплекса NICA.

По материалам Пресс-центра ОИЯИ