A caixa fria localizada na superfície tem aproximadamente 6 metros de comprimento e 3 metros de diâmetro. Todos os elementos são isolados a vácuo para limitar a radiação térmica. Crédito:CERN
O Large Hadron Collider (LHC) é um dos lugares mais frios da Terra. A temperatura operacional de 1,9 K (-271,3 ° C) de seus ímãs principais é ainda mais baixa do que os 2,7 K (-270,5 ° C) do espaço sideral. Para levar o LHC a esta temperatura, 120 toneladas de hélio líquido fluem em um circuito fechado nas veias do acelerador.
O sistema de resfriamento do LHC é composto de ilhas criogênicas com oito refrigeradores a hélio no total. Cada ponto de numeração par no acelerador (Pontos 2, 4, 6 e 8) tem duas geladeiras, um datado da era LEP (Large Electron-Positron Collider), e outro refrigerador mais novo datado do início das operações do LHC. O refrigerador LEP é composto por duas caixas frias - uma na superfície e outra a jusante do túnel, que resfriam o hélio da temperatura ambiente a 20 K (-253,15 ° C) e de 20 K a 4,5 K respectivamente - e uma unidade localizada em uma caverna gerando hélio superfluido a 1,9 K.
"Essas geladeiras datam de 1994, mas eles passaram por uma série de atualizações desde então, em particular na preparação para o LHC em 2006, "diz Emmanuel Monneret, um engenheiro do grupo TE-CRG trabalhando no projeto de refrigeração. "Naquela ocasião, sua potência de resfriamento foi aumentada de 12 para 16 kW a 4,5 K. "
Durante LS2, outras atualizações foram realizadas no refrigerador LEP no Ponto 4, aumentando sua potência de resfriamento para 18 kW a 4,5 K, em preparação para o HL-LHC (High-Luminosity LHC):"Os refrigeradores Point 4 são cruciais para o HL-LHC, porque, assim como os setores de resfriamento 3-4 e 4-5, eles também devem resfriar as seções onde as cavidades de radiofrequência estão instaladas, que requerem uma quantidade considerável de resfriamento, "continua Emmanuel Monneret.
As novas turbinas e seus trocadores de calor, instalado recentemente na caixa fria inferior no Ponto 4. As turbinas são montadas em uma interface que foi especialmente desenvolvida para permitir que sejam instaladas de fora da caixa fria. Crédito:CERN
Para alcançar esses importantes 2 kW extras, as quatro turbinas e trocadores de calor em cada uma das caixas frias no Ponto 4 foram substituídos por equivalentes de alto desempenho. Esta tarefa foi relativamente simples de realizar para a caixa fria na superfície, que é facilmente acessível aos trabalhadores (ver foto 1), mas mais árduo para a caixa fria no túnel. "Não tínhamos previsto que seria impossível entrar na caixa fria do túnel, que é muito mais compacto do que o da superfície, "Emmanuel Monneret explica." Trabalhando em estreita colaboração com o fabricante, finalmente encontramos uma solução que nos permitisse substituir as turbinas e trocadores de fora. "
Graças a uma nova interface (ver foto 2) desenvolvida pelo fabricante em apenas alguns meses, a equipe responsável pelo projeto conseguiu instalar as turbinas e trocadores sem ter que conectá-los de dentro da caixa fria. Este novo equipamento, que acaba de ser comissionado, estará operacional no final do mês.
O LHC começou a esfriar
O resfriamento pós-LS2 do LHC começou em 5 de outubro no setor 4-5. O resfriamento é realizado em três etapas:da temperatura ambiente até 80 K, de 80 K a 4,5 K, e finalmente de 4,5 K a 1,9 K. Demora cerca de sete semanas para um setor ser resfriado a 1,9 K, incluindo verificações e ajustes da instrumentação e dos sistemas de controle de processo. Os setores são resfriados gradativamente, um após o outro. O LHC deve, portanto, atingir sua temperatura nominal na primavera de 2021.
