가속기 보고서: LHC 내부 삼중항 자석의 냉각으로 인해 작은 누출이 발생하고 심각한 결과가 발생합니다.

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2023년 7월 19일

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렌데 스티렌버그(Rende Steerenberg)

7월 17일 월요일 오전 1시 + 17초에 LHC 빔은 전기적 교란으로 인한 무선 주파수 인터록으로 인해 충돌 9분 만에 폐기되었습니다. 빔이 완전히 버려진 후 약 300밀리초 후에 LHC 주변의 여러 초전도 자석이 꺼졌습니다. 즉, 초전도 상태를 잃었습니다. 이 자석 중에는 포인트 8(LHCb)의 왼쪽에 위치한 내부 삼중 자석이 있었는데, 이는 LHCb 실험을 위해 빔의 초점을 맞추는 데 중요한 역할을 합니다.

이러한 일련의 사건은 빔 작동 중에 자주 발생하지 않을 수 있지만 일부 초전도 자석의 간헐적인 소멸이 예상되므로 LHC에서는 예외가 아닙니다.

이 특별한 경우, 전기적 교란으로 인해 냉각 보호 시스템(QPS)이 관련 자석의 냉각 히터를 작동시켰습니다. 이러한 냉각 히터는 자석 코일에 내장된 전기 저항기로 구성됩니다. 이는 제어되고 균질한 방식으로 전체 자석을 초전도 상태에서 효과적으로 꺼내기 위해 자석 어딘가에서 국지적인 급랭이 발생할 때 빠르게 가열되도록 설계되었습니다. 이러한 담금질 동안 자석의 액체 헬륨은 따뜻해지고 극저온 시스템에 의해 회수된 가스로 변하여 재액화되어 자석을 다시 냉각할 준비가 됩니다.

이는 정상적이고 예상되는 동작임에도 불구하고 이 프로세스와 관련된 기계적 응력은 상당하며 매우 드물게 손상으로 이어질 수 있습니다. 안타깝게도 Point 8의 왼쪽에 위치한 내부 삼중항 자석의 경우 액체 헬륨이 포함된 극저온 회로와 차가운 자석과 따뜻한 외부 용기를 분리하는 절연 진공 사이에 작은 누출이 나타났습니다. 저온 유지 장치로서. 이 진공 장벽은 주변 LHC 터널에서 저온 유지 장치 내부로 열이 전달되는 것을 방지하는 데 중요합니다(이는 보온병의 기능과 유사합니다). 누출로 인해 단열재가 손실되었습니다. 단열 진공이 헬륨 가스로 채워져 저온 유지 장치가 냉각되고 외부에 응결이 형성되어 동결되었습니다.

제가 이 글을 쓰는 동안 누출 원인을 파악하고 수리 전략을 세울 수 있도록 조사가 진행 중입니다. 그럼에도 불구하고, 실온에서 내부 삼중항 자석에 대한 개입이 필요할 것이라는 점은 분명합니다. 이 사고는 아마도 LHC 일정에 큰 영향을 미칠 것이며, 기계 가동은 적어도 몇 주 동안 재개될 가능성이 낮습니다.