Os ímãs do LHC circundam o tubo de luz ao longo de sua circunferência de 27 km. Crédito:CERN
Quando o Grande Colisor de Hádrons (LHC) começar a Rodada 3 no próximo ano, os operadores visam aumentar a energia dos feixes de prótons a um valor sem precedentes de 6,8 TeV. Isso significa os milhares de ímãs supercondutores, cujos campos direcionam os feixes ao redor de sua trajetória, precisa se acostumar a correntes muito mais fortes após um longo período de inatividade durante o LS2. Isso é feito por meio de um processo contínuo de "treinamento magnético".
Matteo Solfaroli, parte do grupo de operações do LHC, supervisiona a coordenação do comissionamento do hardware para o LHC. Seu trabalho envolve o treinamento de cada cadeia de ímãs (chamada de circuito), trazendo-os gradualmente até suas correntes nominais. "Este é um grande projeto porque temos cerca de 1600 circuitos supercondutores no LHC, variando de uma corrente nominal de 60 ampères a 13 kiloamps, "diz ele." Estes são circuitos realmente grandes, e precisamos testá-los todos individualmente - estamos falando de cerca de 12.000 testes. "
Se os ímãs não foram treinados, as altas correntes fariam com que passassem por um fenômeno aleatório denominado "extinção, "onde uma pequena seção da bobina do ímã superaquece. Os ímãs são projetados para impedir a queima da bobina, distribuindo esse calor por todo o ímã. No entanto, isso resulta no aquecimento do ímã e alguns de seus vizinhos, fazendo com que eles fiquem acima da temperatura crítica, onde eles são altamente resistivos e incapazes de fornecer o campo magnético necessário.
Depois que uma têmpera aconteceu, o ímã deve ser resfriado de volta às condições criogênicas antes que uma corrente possa ser acionada novamente. A equipe de Powering Tests repete o processo de aumento de corrente até que os ímãs possam suportar sua corrente nominal sem extinguir.
Corrente em um circuito dipolo principal durante o treinamento. O gradiente constante é o aumento gradual da corrente, e a decadência exponencial é a extração segura da corrente quando o sistema de proteção de têmpera detecta uma têmpera. Crédito:Powering Tests equipe / CERN
Isso funciona porque os ímãs têm "memória".
"O ímã se ajusta ao novo nível atual, "Disse Solfaroli. É um princípio semelhante a qualquer outro tipo de treinamento:se você já começou a correr, você saberá que, a cada sessão, poderá correr por mais tempo sem parar - até chegar a um ponto em que possa correr por um período prolongado. A memória muscular aumenta sua resistência. De forma similar, a memória magnética aumenta sua resistência para resistir a altas correntes por períodos prolongados sem se extinguir.
Os oito maiores circuitos magnéticos dipolo do LHC precisam sustentar uma corrente de 11.500 amperes. "O problema é que o fenômeno de têmpera pode acontecer em qualquer um dos ímãs, "disse Solfaroli." Para os pequenos circuitos, a têmpera não é um problema particular porque esta é uma recuperação rápida. Mas para os principais circuitos dipolo, o tempo de recuperação é de oito a doze horas. "
Qual a aparência dos resfriadores no CCC - os blocos verdes mostram ímãs em condições nominais e os blocos vermelhos mostram ímãs nos quais o sistema de proteção de têmpera reagiu. Crédito:Powering Tests equipe / CERN
Todo o processo:aumentar a corrente para cada circuito; têmpera; esfriar e repetir é longo. Combinado com todos os testes e outros processos, toda a preparação do ímã pode levar de oito a nove meses - como o treinamento para correr uma maratona.
A equipe de Powering Tests espera que os ímãs estejam totalmente treinados até o final deste ano.
