Upgrade der Kälteanlage am CERN

Am 03. Dezember 2018 hat der zweijährige Unterbruch des Large Hadron Colliders LHC am CERN in Genf begonnen. In dieser Zeit wird der LHC abgestellt, um Bauteile zu revidieren oder auszutauschen und sein Energieniveau anzuheben.

Der jüngste Beschleunigerring am CERN, der LHC, hat 27km Umfang, 1.9 K Betriebstemperatur und liegt in 100m Tiefe. Das High Luminosity LHC (HL-LHC) ist ein Projekt zur Leistungssteigerung des LHC, um den wissenschaftlichen Fortschritt aufrechterhalten zu können. Im Rahmen des HL-LHC-Projekts werden die LHC-Kälteanlagen einem Anstieg der Wärmelasten erfahren und müssen entsprechend erweitert oder umgebaut werden.

In diesem Gesamtkontext finden diverse Umbauten von 2019-2021 statt. Insbesondere am Punkt 4 wird der Beitrag der Linde Kryotechnik für die Zukunft benötigt. Die dort installierte Kälteanlage aus dem Jahr 1993 stellt aufgrund ihrer Doppelaufgabe einen Kapazitätsengpass dar. Sie kühlt den LHC Ringabschnitt zwischen Punkt 3 und 4 sowie die supraleitenden RF-Kavitäten am Punkt 4. Die Kälteanlage wurde bereits für den LEP200 und den LHC umgebaut. Sie eignet sich zum dritten Mal an die wachsenden Bedürfnisse des HL-LHC angepasst zu werden. Das beeindruckt. Der anstehende Umbau wird die Kapazität der Kälteanlage um weitere 2 kW von 16,5 kW auf 18,5 kW @ 4,2 K äquivalente Kälteleistung erhöhen. Verantwortlich für die Leistungssteigerung werden neue, effizientere Turbinen sein, deren grössere Dimensionen entsprechende Umbauten auf und in den Coldboxen sowie beim angrenzenden Zubehör nach sich ziehen.

Eine Linde Kryotechnik Kälteanlage, die zu Betriebszeiten der Kühlung der Crab Cavities diente, übernimmt für die LHC Umbauzeit eine andere Aufgabe am Punkt 4. Entsprechend wurde sie transportabel konzipiert. Die mobile Ausführung dieser Kälteanlage wurde von Linde Kryotechnik, auf speziellen Wunsch des CERN, im Jahr 2016 entwickelt und gebaut, um während der zweijährigen Umbauphase die RF Kavitäten an Punkt 4 zu testen und später an den Ursprungsort zurückzukehren.

In Meyrin, der Zentrale des CERN, wird eine weitere neue Kälteanlage mit 35 g/s @ 4.2 K im Jahr 2019 ausgeliefert. Hier sollen Tests mit neuen Magneten, Kavitäten und Modulen durchgeführt werden, die für zukünftige, stärkere Strahlenbündel vorgesehen sind. Nur so wird HL-LHC den wissenschaftlichen Anforderungen bis 2033 gerecht werden können.

Mit diesen Projekten stellt Linde Kryotechnik ein weiteres Mal seine umfangreichen Fähigkeiten unter Beweis. Egal ob mehrfacher Umbau, flexibles Design oder neue Anwendung – Linde Kryotechnik unterstützt ihre Partner mit der jeweils geeigneten Lösung.