Al final de la segunda parada prolongada (LS2) del complejo de aceleradores del CERN, Se instalará un objeto de nueve metros de largo con varios cientos de toneladas de blindaje alrededor de la línea de haz del Sincrotrón Super Proton (SPS). Pero este objeto, el componente individual más largo del SPS, no es uno ordinario. Contiene el nuevo volcado de viga del SPS, diseñado para absorber haces de partículas cuyo vuelo a través del SPS necesita ser interrumpido. En el fondo del complejo dispositivo se ubicarán los elementos absorbentes reales del vertedero, que contiene grafito, molibdeno y tungsteno. Este núcleo estará revestido con capas de hormigón, blindaje de hierro fundido (pintado de verde según los esquemas de color del CERN) y mármol. El nuevo vertedero de haces ayudará a absorber haces de partículas con una amplia gama de energías, de 14 a 450 GeV, y se está construyendo como parte del proyecto LHC Injectors Upgrade (LIU).

Como se discutió en un informe LS2 anterior, el antiguo vertedero de la viga del SPS, ubicado en el punto 1 del anillo del acelerador, está siendo reemplazado por uno nuevo en el punto 5, en preparación para el LHC de alta luminosidad (HL-LHC). Dado que el objeto más antiguo no podría hacer frente a las intensidades de haz más altas necesarias para el HL-LHC, que estará en línea en 2026, El equipo de SPS decidió hace cinco años construir un nuevo vertedero con las propiedades requeridas. El rediseño era necesario porque las intensidades más altas darán como resultado que el volquete sufra fuerzas mecánicas mucho mayores a lo largo de su vida útil. necesitando un dispositivo más robusto que antes.

"Consideramos construir un vertedero externo fuera del túnel SPS, similar al que tiene el LHC, "explica Etienne Carlier, del departamento de Tecnología del CERN. "Pero el gran rango dinámico de los haces SPS hace que sea imposible extraer los diferentes haces con un solo sistema. Así que decidimos utilizar un volcado interno, que forma parte del propio SPS ". La construcción de este vertedero de vigas es una de las tareas más importantes en el marco del proyecto LIU y se modificarán alrededor de 125 metros del túnel SPS para acomodarlo. Hay varios desafíos en el camino, involucrando la infraestructura dedicada requerida, que incluye nuevos imanes kicker, un sistema óptico para monitorear la posición del haz y los sistemas de enfriamiento y ventilación.

Los pateadores ubicados antes de la descarga de la viga de un acelerador son responsables de desviar la viga de su trayectoria habitual y barrerla hacia el bloque de descarga. En un preciso instante necesitan generar pulsos electromagnéticos adecuados en los planos vertical y horizontal para hacerlo. El sistema de impulso vertical genera un pulso de hasta 650 MW durante una revolución SPS con la ayuda de la red de formación de pulsos más poderosa construida en el CERN. Utiliza dos conmutadores de estado sólido redundantes de 36 kV recientemente desarrollados, que funcionará en paralelo para la protección de la máquina, para transferir la energía almacenada al imán. "El pateador desvía y diluye la viga de tal manera que puede ser absorbida a lo largo del núcleo de descarga, "observa Carlier". Y debido a que siempre tiene que desviar el rayo en el mismo ángulo independientemente de la energía del rayo, la acumulación de carga en el banco de condensadores es proporcional a la energía de los haces circulantes ".

Los operadores de SPS necesitan saber si las vigas se descargan correctamente o no, observando su forma y distribución a medida que ingresan al volumen de descarga. "Necesitamos tener esta información para saber que el vertedero tiene un perfil de calor uniforme cuando las vigas entran en él, "Dice Carlier. El perfil de la viga se registrará mediante una pantalla que se instalará en el recorrido de las vigas que se vierten, como parte del sistema "Beam Instrumentation TV". Este intrincado sistema está hecho de una línea óptica de 17 m de largo con cinco espejos de alta calidad que transfieren la imagen del haz de la pantalla a una cámara bien protegida ubicada fuera del vertedero del haz. que los operadores pueden monitorear de forma remota en tiempo real.

El vertedero de vigas tendrá un sector de vacío dedicado que rodeará toda la estructura. El núcleo en sí está rodeado por un blindaje de cobre y se enfriará por agua, mientras que la ventilación de aire no solo ayudará a enfriar, sino que también garantizará que la radiación del núcleo no active nada del aire. Después de LS2, el vertedero se horneará en el túnel antes de que el SPS reciba el haz, calentar el grafito que forma el núcleo de descarga a 200 ° C. Luego, durante el funcionamiento de la máquina, el bloque de descarga se calentará a temperaturas más altas por las vigas impactantes y la presión dentro del vertedero aumentará temporalmente hasta que los bloques estén acondicionados.

Se están llevando a cabo los preparativos para albergar la gigantesca estructura en las cavernas y túneles subterráneos donde se encuentra el SPS. y el propio vertedero va tomando forma en la superficie. El estribo sobre el que se asentará el volquete de la viga se está ensamblando en la caverna conocida como ECX5, donde una vez funcionó el detector UA1. Este pilar debe estar hecho de un hormigón especial, que contiene niveles extremadamente bajos de cobalto y europio. Estos elementos se activan fácilmente por la radiación y, por lo tanto, permanecerían calientes durante mucho tiempo. Evitarlos tiene un alto costo, pero garantiza que el pilar no absorba demasiada radiación durante el transcurso de la vida útil del vertedero. La base del pilar se fijará al suelo, mientras que la capa justo debajo del vertedero estará compuesta por bloques de hormigón móviles.

Se prevé que la obra civil se prolongue hasta finales de este año, después de lo cual el volquete de la viga comenzará a ensamblarse en su morada designada. Durante los meses restantes de LS2, el volcado de vigas y sus servicios estarán preparados para las vigas que llegarán en 2021, cuando el LHC comienza su tercera ejecución.