Cenevre Gölü'nden çok da uzak olmayan bir yerde Avrupa Partikül Fiziği Laboratuvarı (CERN), dünyanın en büyük parçacık hızlandırıcısını işletiyor: Büyük Hadron Çarpıştırıcısı(LHC). Araştırmacılar partikül hızlandırmayı fiziğin temel sorularını araştırmak ve örneğin, karanlık maddenin bileşimini belirlemeye çalışmak için kullanıyor. Diğer tüm elementer partiküllere kütlelerini veren "Tanrı partikülü" olarak adlandırılan Higgs bosonunun varlığını zaten kanıtlamış bulunuyorlar.
Süper büyük dedektörler
LHC parçacık hızlandırıcısı, yaklaşık 27 kilometre uzunluğunda ve iki adet genel amaçlı detektör olan ATLAS ve CMS de dahil olmak üzere dört ölçüm noktasıyla donatılmış dev bir halka tüneldir. Eyfel Kulesi kadar ağırlığı olan etkileyici silindirler devasa mağaraların içindedir. Araştırmacılar için bu, evrenin sırlarına açılan bir penceredir.
ATLAS dedektörü, protonların önden çarpışmasından kaynaklanan yeni partikül keşifleri yapmak için geliştirilmiştir. Araştırma, ekstra boyutlar, kuvvetlerin birleşmesi ve karanlık madde ile ilgili çalışmalara katkıda bulunuyor.
CMS dedektörü, proton-proton ve ağır iyon çarpışmalarında üretilen partikülleri incelemek için geliştirilmiştir. Araştırmacılar, "Dünya neden olduğu gibi?", "Neden bazı partiküller diğerlerinden daha ağırdır?" ve "Evrende karanlık maddeyi oluşturan nedir?" gibi temel sorulara cevap bulmak istiyorlar.
Gizli sırları keşfetmek için ATLAS ve CMS, serbest bırakılan partiküllerin yolunu, momentumunu ve enerjisini hatasız şekilde kaydetmek için hassas ölçümler kullanır. Dedektörler, saniyede bir milyardan fazla etkileşim oluşturan partikül çarpışmalarını kaydeden silikon sensör modülleriyle (her biri yüz metrekareden fazla) kaplıdır.
Sol resim: İsviçre'de bulunan CERN laboratuvarındaki ATLAS ve CMS dedektörleri, serbest kalan partiküllerin yolunu, momentumunu ve enerjisini kaydetmek için hassas ölçümler kullanır. CMS dedektörü, proton-proton ve ağır iyon çarpışmalarında üretilen partikülleri inceler. Fotoğraf: ° CERN
Sağ resim:° ATLAS dedektörü, protonların önden çarpışmasından kaynaklanan partikül keşifleri yapmak için kullanılır. Araştırma, ekstra boyutlar, kuvvetlerin birleşmesi ve karanlık madde ile ilgili çalışmalara katkıda bulunuyor. Fotoğraf: : CERN
Soğuk tutma
Ölçümlerin hassas olmasını ve silikon sensörlerin yüksek radyasyon dozu nedeniyle hasar görmemesini sağlamak için -55 °C'ye kadar düşük sıcaklıklar gereklidir. Ayrıca elektronik aksam ve sensörler de çok fazla ısı üretir ve bu ısının dağıtılması gerekir.
2026-2029 yılları arasında planlanan uzun süreli bir kapanma sırasında, LHC hızlandırıcı ve deneyleri önemli bir iyileştirmeye tabi tutulacak. Bu çalışmanın bir parçası da silikon izleme dedektörlerinin komple değiştirilmesidir.
"ATLAS ve CMS, tüm silikon izleyicileri ve uç kapaklı kalorimetre dedektörleri için iki fazlı bir CO2 soğutma sistemi kullanacak. Sistem, düşük viskozitede ve dedektörün çalışması için uygun bir sıcaklık aralığında yüksek ısı transferi sağlar," diyor CERN'den Soğutma Mühendisi ve CMS Soğutma Koordinatörü Jérôme Daguin.
Soğutma sistemi, özel evaporatörler aracılığıyla CO2 sirkülasyonu yapan paralel modüler ünitelere dayanacaktır. Her soğutma modülü, sıvı CO2 sirkülasyonu için özel bir diyaframlı pompa ile donatılacaktır.
CERN, soğutma maddesini hassas ve güvenli bir şekilde uygulamak için bir kez daha Atlas Copco Group bünyesinde bir marka olan LEWA'nın pompa uzmanlarıyla birlikte çalışıyor. Kullanılan sıvı CO 2'yi soğutma devresine hassas ve sürekli olarak beslemek için çeşitli boyutlarda LEWA diyaframlı dozaj pompaları kullanılacaktır.
Sınırları zorlamak
Diyaframlı ölçüm pompaları CERN'in gereksinimleri için özel olarak test edilmiştir. Ne CERN ne de LEWA, gelişmiş soğutma maddesinin servis mağaralarından dedektörlere hatasız bir şekilde taşınması konusunda hiçbir şeyi şansa bırakmak istemedi. Uyarlanmış uzak versiyon için, gerçek koşullar altında test tezgahları olarak işlev gören birçok prototip üretildi. Bunlar önce suyla test edildiler, ardından etanolle temizlendiler ve ardından CO2 ile sürekli çalışmada test edildiler.
"Sağlam, dayanıklı bir çözüm uygulamak önemliydi. Talep listesi oldukça iddialıydı ve çok özel uyarlamalar gerektiriyordu," diye açıklıyor LEWA Bölge Satış Müdürü Wieland Wolff.
Örneğin temel versiyonun mevcut contaları önce doğrulandı ve ardından daha uygun versiyonlarla değiştirildi. Yerinde kurulumdan sonra CO2 uyarı alarmlarının yanlışlıkla tetiklenmesini önlemek için, hava geçirmez üniteler kritik noktalarda floropolimer PTFE ile kaplanmıştır. Ayrıca, tahrik ünitesi ve tahrik kafası, CERN'in cihazları için uygun ölçüm noktaları sağlamak üzere değiştirildi.
Ayrıca tahrik ünitesindeki iletilen sıcaklık -20 °C'nin altına düşmemelidir. Bunun için LEWA mühendisleri, hidrolik yağın ısınarak -55 °C deki CO 2'nin tahrik ünitesine ulaşmasını önleyen karşılıklı bir hat ekledi.
LHC partikül hızlandırıcı prosesi, Atlas Copco Group bünyesinde bir marka olan LEWA'nın diyaframlı ölçüm pompalarının sağladığı düşük sıcaklık değerlerine dayanır.
Karşılıklı fayda
Kapsamlı hazırlık çalışmaları karşılığını verdi ve LEWA şimdi toplam 18 ecoflow LDG pompanın ilk partisini teslim etmeye başladı.
Pompalar, deneysel mağaralarda bulunan radyasyon ve manyetik alan sahalarının dışında, servis mağaralarındaki dedektörlerden uzağa kuruldu. Böylelikle pompalar strok ayarı ve frekans invertörü ile kontrol odasından kontrol edilebiliyor ve çalışanların sahada bulunmasına gerek kalmıyor.
Mevcut kapatma tamamlandığında, kurulu pompalar elektroniği ve silikon sensörleri karmaşık transfer hatları, dağıtım kollektörleri ve küçük soğutma boruları ağı aracılığıyla soğutacaktır.
Daha fazla bilgi için: www.lewa.com ve www.atlas.cern
