LHC: Erste Kollisionen erst ab Sommer 2009

2008-09-29 Anton Rebhan

Nachdem am Freitag, den 19. September 2008 ein Leck in der Heliumkühlung aufgetreten war, gab nun CERN offiziell bekannt, dass die ersten Kollisionen am Large Hadron Collider erst ab dem Sommer 2009 stattfinden werden können.

Vermutlich eine fehlerhafte elektrische Verbindung bei den supraleitenden, durch supraflüssiges Helium gekühlten Magneten war die Ursache für eine lokale Überhitzung und ein Leck, durch das große Mengen an Helium in den LHC-Tunnel entwichen. Dieser Defekt trat auf, als der letzte Sektor an Magneten bei den höheren Stromstärken, die für die ersten Kollisionen bei 5 TeV erforderlich sind, getestet wurde. Reparaturarbeiten an den supraleitenden Magneten erfordern leider, dass diese zuerst langsam auf Zimmertemperatur gebracht werden, was 3-4 Wochen in Anspruch nimmt, und nach erfolgter Temperatur dauert die Kühlung auf 1,9 Grad über dem absoluten Nullpunkt wieder ebenso lange. Deshalb ist auch noch nicht das Ausmaß der Schäden an den Magneten komplett klar, aber es wurde nun der Plan aufgegeben, noch vor der Winterpause, die wegen der höheren Stromkosten im Winter vorgesehen ist, erste Kollisionen am LHC stattfinden zu lassen. Der revidierte Zeitplan nennt nun Frühling 2009 als neuen Termin.

UPDATE (Okt. 08): Inzwischen ist die genaue Ursache und auch das Ausmaß der Schäden geklärt: Auslöser war tatsächlich ein elektrischer Defekt - eine Verbindung von zwei supraleitenden Drähten (s. Abb.) erhitzte sich und wurde zu einem Lichtbogen, der mit 8700 Ampere Stromstärke ein Loch bis ins Strahlrohr schweißte. Das in einen Vakuumbereich einströmende Helium führte zu einen Druckanstieg, der von den Entlastungsventilen nicht mehr schnell genug aufgefangen werden konnte und der die tonnenschweren Magnete sogar von ihren Betonverankerungen riss. Insgesamt sind 24 Dipol- und 5 Quadrupolmagnete soweit beschädigt worden, dass sie ausgetauscht werden müssen. Das CERN hat ausreichend Ersatzmagnete, aber die Arbeiten werden jedenfalls Monate in Anspruch nehmen. Überdies müssen Vorkehrungen getroffen werden, dass sich ähnliches nicht wiederholt. Ein Artikel im Nature-Magazin nennt als wahrscheinliches Datum für die Wiederaufnahme des Beschleunigerbetriebes Ende Mai/Anfang Juni 2009.

UPDATE (Dez. 08): In einem neuen Press Release vom 5. Dezember 08 veröffentlichte der CERN weitere Details und einige Photos zu den aufgetretenen Schäden und gibt einen detaillierten Zeitplan an, demzufolge die Reparaturarbeiten im Tunnel Mitte Februar abgeschlossen sein sollten und die Reinstallation der Magnete Ende März. Mitte Mai sollen alle Verbindungen wiederhergestellt sein und Ende Juni soll der reparierte Sektor wieder hochgefahren werden. Ein konkretes Datum für die Inbetriebnahme mit Strahl wird noch nicht genannt, aber es kann somit frühestens im Juli 2009 soweit sein. Neben den Reparaturarbeiten werden auch zusätzliche Komponenten eingebaut, die einen weiteren Zwischenfall dieser Art verhindern helfen sollen, z.B. 160 km zusätzliche Signalkabel, um tausende elektrische Verbindungen auf verdächtige Spannungsabfälle zu überwachen, und mehr Sicherheitsventile, um auch einen so starken Anstieg des Drucks durch verdampfendes Helium beherrschen zu können, wie er am 19. September auftrat.

UPDATE (Feb. 09): Dem Press Release vom 6.2.09 zufolge plant man nun, eine Strahlenergie von 5 TeV pro Strahl noch 2009 zu erreichen und danach ohne die bisher übliche Winterpause bis Herbst 2010 durch zu machen.

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