Ao final do segundo longo desligamento (LS2) do complexo do acelerador do CERN, um objeto de nove metros de comprimento com várias centenas de toneladas de blindagem será instalado ao redor da linha de feixe do Super Proton Synchrotron (SPS). Mas este objeto, o mais longo componente único do SPS, não é comum. Ele contém o novo despejo de feixe do SPS, projetado para absorver feixes de partículas cujo voo através do SPS precisa ser encerrado. Bem no interior do complexo dispositivo estarão os elementos de absorção reais do depósito, contendo grafite, molibdênio e tungstênio. Este núcleo será revestido com camadas de concreto, blindagem em ferro fundido (pintado de verde de acordo com os esquemas de cores do CERN) e mármore. O novo despejo de feixe ajudará a absorver feixes de partículas com uma ampla gama de energias - de 14 a 450 GeV - e está sendo construído como parte do projeto de atualização dos injetores do LHC (LIU).

Conforme discutido em um relatório LS2 anterior, o antigo despejo de feixe do SPS - localizado no Ponto 1 do anel do acelerador - está sendo substituído por um novo no Ponto 5, em preparação para o LHC de alta luminosidade (HL-LHC). Uma vez que o objeto mais antigo seria incapaz de lidar com as intensidades de feixe mais altas necessárias para o HL-LHC, que estará online em 2026, a equipe SPS decidiu há cinco anos construir um novo lixão com as propriedades necessárias. O redesenho foi necessário porque as intensidades mais altas resultarão no despejo passando por forças mecânicas muito maiores ao longo de sua vida útil, necessitando de um dispositivo mais robusto do que antes.

"Consideramos a construção de um depósito externo fora do túnel SPS, semelhante ao que o LHC tem, "explica Etienne Carlier, do departamento de tecnologia do CERN. "Mas a grande faixa dinâmica dos feixes SPS torna impossível extrair os diferentes feixes com um sistema. Portanto, decidimos usar um despejo interno, que faz parte do próprio SPS. "A construção deste despejo de feixe é uma das tarefas mais importantes no âmbito do projeto LIU e cerca de 125 metros do túnel SPS serão modificados para acomodá-lo. Existem vários desafios ao longo do caminho, envolvendo a infraestrutura dedicada necessária, que inclui novos ímãs kicker, um sistema óptico para monitorar a posição do feixe e os sistemas de resfriamento e ventilação.

Os kickers localizados antes do despejo do feixe do acelerador são responsáveis ​​por desviar o feixe de seu caminho normal e varrê-lo para o bloco de despejo. Em um instante preciso, eles precisam gerar pulsos eletromagnéticos adequados nos planos vertical e horizontal para fazer isso. O sistema kicker vertical gera um pulso de até 650 MW durante uma revolução SPS com a ajuda da mais poderosa rede de formação de pulso construída no CERN. Ele usa dois interruptores de estado sólido redundantes de 36 kV recentemente desenvolvidos, que irá operar em paralelo para proteção da máquina, para transferir a energia armazenada para o ímã. "O kicker desvia e dilui o feixe de forma que possa ser absorvido ao longo do comprimento do núcleo de despejo, "observa Carlier." E porque tem que sempre desviar o feixe no mesmo ângulo independente da energia do feixe, o acúmulo de carga no banco de capacitores é proporcional à energia dos feixes circulantes. "

Os operadores SPS precisam saber se os feixes estão sendo despejados corretamente ou não, observando sua forma e distribuição conforme eles entram no volume de despejo. "Precisamos ter essas informações para sabermos que o lixão tem um perfil de calor uniforme quando os feixes entram nele, “Diz Carlier. O perfil da viga será registrado por meio de uma tela que será instalada no caminho das vigas que estão sendo despejadas, como parte do sistema "Beam Instrumentation TV". Este intrincado sistema é feito de uma linha óptica de 17 m de comprimento com cinco espelhos de alta qualidade que transferem a imagem do feixe da tela para uma câmera bem protegida localizada fora do despejo do feixe, que os operadores podem monitorar remotamente em tempo real.

O despejo do feixe terá um setor de vácuo dedicado em torno de toda a estrutura. O próprio núcleo é cercado por blindagem de cobre e será resfriado a água, enquanto a ventilação de ar não só ajudará no resfriamento, mas também garantirá que nenhum ar seja ativado pela radiação do núcleo. Depois do LS2, o despejo será cozido no túnel antes que o SPS receba o feixe, aquecer o grafite que constitui o núcleo de despejo a 200 ° C. Então, durante a operação da máquina, o bloco de despejo será aquecido a temperaturas mais altas pelos feixes de impacto e a pressão dentro do despejo aumentará temporariamente até que os blocos sejam condicionados.

Os preparativos para abrigar a estrutura gigantesca estão em andamento nas cavernas e túneis subterrâneos onde fica o SPS, e o próprio lixão está tomando forma na superfície. O abutment sobre o qual o despejo da viga se assentará está sendo montado na caverna conhecida como ECX5, onde antes funcionava o detector UA1. Este abutment deve ser feito de um concreto especial, contendo níveis extremamente baixos de cobalto e európio. Esses elementos são facilmente ativados por radiação e, portanto, permaneceriam quentes por um longo tempo. Evitá-los tem um custo alto, mas garante que o abutment não absorva muita radiação ao longo da vida útil do despejo. A base do pilar será fixada ao solo, enquanto a camada logo abaixo do despejo será composta de blocos de concreto móveis.

As obras de engenharia civil devem durar até o final deste ano, após o qual o despejo do feixe começará a ser montado em seu domicílio designado. Nos meses restantes de LS2, o despejo de vigas e seus serviços serão preparados para as vigas que chegarão em 2021, conforme o LHC inicia sua terceira execução.