Beschäftigt wie ein BE

Sehen in

Von Rhodri Jones

Rhodri Jones ist Leiterin der Beams-Abteilung

12. Mai 2023

Als Leiter der Beams-Abteilung (BE) bin ich stolz, über eine sehr erfolgreiche Wiederinbetriebnahme des Beschleunigerkomplexes nach einem arbeitsreichen technischen Stillstand zum Jahresende (YETS) berichten zu können, dank des Engagements aller beteiligten Gruppen aus dem gesamten Beschleuniger Technologiesektor, mit Unterstützung von Teams im gesamten CERN und unseren zahlreichen externen Partnern. Der reibungslose Betrieb des Komplexes ist das Hauptaugenmerk der BE-Abteilung und da die Wiederinbetriebnahme nun hinter uns liegt, möchte ich Sie über einige unserer laufenden Aktivitäten auf dem Laufenden halten.

Während der YETS wurden umfangreiche vorbeugende und korrigierende Wartungsarbeiten an allen in unserer Verantwortung stehenden Systemen durchgeführt. Die Beschleunigersteuerung hat sehr gut funktioniert und während der letzten Betriebsperiode gab es nahezu keine Ausfallzeiten. Dennoch ist hinter den Kulissen immer noch viel los, um technische Schulden zu verwalten, die Funktionalität für Endbenutzer zu verbessern und neue Möglichkeiten zu erkunden. Einige Beispiele hierfür sind das Upgrade des Beschleunigerkomplex-Timing-Backbones auf die von BE entwickelte White-Rabbit-Technologie, der Übergang von der Ausführung von Beschleunigersteuerungen auf physischen Computerservern zu orchestrierten Anwendungen in Containern in Zusammenarbeit mit der IT-Abteilung, die Entwicklung eines zentralisierten, niedrigen -Code, grafische Anwendungsplattform für den Beschleuniger- und Technologiesektor und den Einsatz von datenwissenschaftsbasierten Optimierungslösungen.

Auch bei den CERN-Industriesteuerungsplattformen, die die technische Infrastruktur des CERN-Standorts und seiner experimentellen Detektor- und Beschleunigeranlagen betreiben, wurden Fortschritte erzielt. Dazu gehört die Weiterentwicklung der Frameworks zur Unterstützung der Benutzeranforderungen, die Vorbereitung einer größeren neuen Version des zugrunde liegenden Betriebssystems und die Planung der für Long Shutdown 3 (2026–2028) geplanten großen Upgrades.

Eine weitere Säule der BE-Abteilung ist die neu gegründete Gruppe Geodätische Metrologie, die die Vermessung und Ausrichtung von Beschleuniger- und Experimentalkomponenten durchführt und die geodätischen Referenzen bereitstellt, die für alle aktuellen und zukünftigen Beschleunigerinstallationen am CERN erforderlich sind. Das Team hat kürzlich eine neue Messtechnik entwickelt, die auf der Frequenzscan-Interferometrie basiert und nun in Zusammenarbeit mehrerer Gruppen der Abteilung industrialisiert wird. Diese Technik ist insofern innovativ, als sie das Innere eines Kryostats untersuchen kann. Aus diesem Grund wurde sie kürzlich beim ersten der neuen High-Luminosity LHC-Triplett-Quadrupolmagnete eingesetzt, die im Fermilab gebaut und getestet wurden. Da der Magnet zum ersten Mal auf die Temperatur von flüssigem Helium abgekühlt wurde, konnten die BE-Vermesser die Position der kalten Masse in seinem Vakuumgefäß kontinuierlich mit einer Auflösung von wenigen Mikrometern überwachen.

Auf der Beschleunigerseite wurde die H-Ionenquelle, die die Protonen für den Beschleunigerkomplex des CERN liefert, während des YETS erheblich modernisiert und ist für den Betrieb im Jahr 2023 bereit. Das Design der Elektroden, die die negativen Wasserstoffionen extrahieren, wurde geändert, um die Qualität des Strahls von der Quelle zu verbessern. Diese Änderungen ermöglichten es Linac4, dem Linearbeschleuniger, der den Komplex speist, 40 % höhere Strahlintensitäten zu erreichen. Das YETS bot auch eine willkommene Gelegenheit, neue Ausrüstung im LHC zu installieren, darunter zwei neue Kristallkollimatoren, die die Anforderungen für den Schutz der Maschine während des Schwerionenbetriebs erfüllen. Aufgrund eines mechanischen Problems musste leider einer davon kurz vor der Inbetriebnahme entfernt werden; Die Neuinstallation ist für später im Jahr geplant.

Auch die Experimentierbereiche wurden nicht außer Acht gelassen: Der neu renovierte Ostbereich heißt die diesjährigen Experimentalnutzer bereits willkommen und die CHARM-Anlage ist voll ausgelastet, um elektronische Systeme auf Strahlungstoleranz zu testen. In ähnlicher Weise sind die Balken wieder für die Benutzer des Nordbereichs verfügbar, gespeist durch den SPS-Strahl, und der Nordbereich durchläuft derzeit die erste Phase eines Konsolidierungsprogramms, das darauf abzielt, die Anlage bis Anfang der 2030er Jahre vollständig zu überholen. Neben der Verwaltung dieser umfangreichen Sanierungskampagne waren die Teams, die diese Einrichtungen unterstützen, damit beschäftigt, sich auf die Zukunft vorzubereiten und zu untersuchen, wie eine langfristige Zukunft für die Nordregion gesichert werden kann, indem eine höhere Intensität für mögliche Experimente zur Dunklen Materie oder zur Kaonphysik bereitgestellt wird.

Die BE-Abteilung ist auch stark an der Entwicklung einer längerfristigen Vision für CERN beteiligt und arbeitet an der Gestaltung aller zukünftigen Collider-Optionen, um sicherzustellen, dass sie auf einer soliden Grundlage stehen – alle relevanten Aspekte dieser Projekte werden erforscht und entwickelt aktiv verfolgt.

Die unzähligen Projekte, die wir leiten, könnten ohne die wertvolle Zusammenarbeit der vielen beteiligten Teams aus den Abteilungen des CERN sowie unserer externen Partner nicht durchgeführt werden. Ich danke Ihnen allen für Ihr Engagement, den zuverlässigen Betrieb unseres bemerkenswerten Beschleunigerkomplexes sicherzustellen.