Posebne Doka oplate za tunelski sustav u CERN-u

Zahvaljujući opsežnoj obnovi CERN-ov će akcelerator čestica i u narednom desetljeću sudjelovati u razrješavanju najvećih tajni svemira. Za električna i kriogenička postrojenja na dvije lokacije planirana je izgradnja više od 500 m tunela i raznih postrojenja na površini. Za nove servisne tunele, koji se nalaze samo 10 m iznad postojećeg tunela LHC-a, iskopano je oko 100 000 m3 stijena. Svaki od njih povezan je s LHC-om u dvije pristupne točke i brojnim izbušenim jezgrama (za komunalne kablove).

Složen tijek rada
Građevinski radovi provođeni su tijekom planiranog dvogodišnjeg isključenja radi održavanja akceleratora budući da bi vibracije tijekom rada LHC-a mogle utjecati na testiranja. Stoga je građevinski tim bio pod iznimnim pritiskom da radove završi na vrijeme prije planiranog ponovnog pokretanja akceleratora u 2021. Društvo Marti Tunnel AG, stručnjaci za naprednu konvencionalnu i mehaničku izgradnju tunela, izradilo je prilagođenu čeličnu nosivu skelu dužine 300 m za glavni tunel. Međutim, specijalisti iz društva Marti Tunnel pozvali su Dokine stručnjake za izradu oplatnog rješenja za poprečne prolaze, spojne dijelove i stubišta, a međunarodna suradnja timova Dokinih inženjera iz Doka podružnica u Zürichu i Bernu sa stručnjacima za tunele u Amstettenu polučila je uspjeh. Otežavajući elementi projekta svakako su izrazita složenost različitih struktura, zahtjev da se oplatni elementi mogu ponovno upotrijebiti i da budu međusobno ispravno povezani, kao i složen proces izgradnje. Stoga, kako bi klijentu za svaku strukturu mogli ponuditi pravo rješenje u pravom trenutku, od iznimne je važnosti bilo da svi inženjeri koji sudjeluju u projektu udruže svoje opsežno stručno znanje i iskustvo te da međusobno surađuju.

Znatno drukčije od tradicionalne tunelogradnje
Geologija uglavnom predstavlja najveću nepoznanicu na gradilištima tunela. Međutim, u CERN-u je građevinski tim bio suočen s prilično drukčijim izazovima. Natalie Schweizer objašnjava: „Ovo nije tipično gradilište tunela... Bili smo suočeni s posebnim izazovom u pogledu koordinacije i planiranja svake faze izgradnje, postupka izgradnje i građevnih materijala, strojeva i dostupnih ljudskih resursa.“ Događalo se da se u jednom prolazu već stavlja armatura, dok se 200 m dalje tek iskopavala stijena. Dok tuneli obično imaju pristup s obje strane, pristup je u CERN-u izgrađen kao okno duboko 60 m i promjera 12 m, i upravo je to predstavljalo najveći problem na lokaciji. Kroz to jedno usko grlo moraju proći iskopani materijal iz tunela i 17 800 m3 in-situ betona, a kroz njega se također spuštaju i podižu teške nosive skele.

Doka je razvila oplatu svoda tunela za četiri poprečna prolaza dužine 50-70 m, koristivši obje standardne metode oplata i tri nosive skele. Najveća od tih teških nosivih skela SL-1 duga je 10 m, a promjer joj je 6,30 m. Ta je skela trebala biti projektirana na način da se može uzdužno razdvojiti jer u protivnome ne bi mogla stići do odredišta – što ne bi bio problem na uobičajenom gradilištu tunela. S obzirom na to, Dokini su inženjeri osmislili četiri diska širine 2,5 m s dodatnim priključcima koji se mogu učvrstiti za dizalicu. Element po element, postolje od 50 t kroz otvor se spušta u dubinu. Kada dođe na dno, kopači ga bagerima transportiraju do njegovog krajnjeg odredišta, gdje se sklapa i spremno je za rad.

Opisani postupak predstavlja stresan i mučan pothvat s obzirom na skučeni prostor i ograničeni kapacitet dizalice. Dizalica se sklapa i pozicionira u tunelu pod nadzorom i uz pomoć Dokinog instruktora za postavljanje oplata. Inače se nosive skele trebaju pomicati samo u jednom smjeru – ali ne i u ovom slučaju. Kako bi riješili taj problem, Dokini su inženjeri iskoristili sustave kotača spojene vijcima od Dokinog okvira potporne konstrukcije. Zahvaljujući njima, tim se četirima elementima može precizno manevrirati unutar tunela. Sustavi kotača spojeni vijcima zatim se uklanjaju u tunelu, a nosiva skela vraća se na svoje valjke za teška opterećenja. Na zahtjev klijenta nosiva se skela podiže i spušta hidraulički budući da bi u tako skučenom prostoru bilo iznimno naporno raditi s ručnom pumpom.

O projektu LHC visokog luminoziteta – HiLumi
Veliki hadronski sudarivač u CERN-u jedan je od najvećih i najkompleksnijih znanstvenih strojeva na svijetu. Od 2010. godine više od 7 000 znanstvenika iz 60 zemalja u blizini njemačko-francuske granice zajednički proučavaju strukturu materije i osnovne interakcije među elementarnim česticama. Cijelom dužinom od 27 km kružnog tunela koji prolazi ispod švicarskog kantona Ženeva i dijela Francuske postavljeni su razni eksperimenti i detektori. Najpoznatiji detektori su ATLAS i CMS, koji su se proslavili zahvaljujući svom doprinosu dokazivanju postojanja Higgsova bozona 2012. godine. CERN-ovi istraživači François Englert i Peter Higgs osvojili su Nobelovu nagradu 2013. za to otkriće.

LHC je u prošlosti proširivan i nadograđivan. Tijekom dvogodišnjeg isključenja koje je završilo u proljeće 2015., kao i tijekom nedavnog isključenja radi održavanja od 2019. do početka 2021. kolizijska se energija povećala s izvornih 7 TeV na 13 TeV. Kinetička energija protona od 7 TeV odgovara 99,9999991 % brzine svjetlosti. Važan rezultat nadogradnje je povećanje brzine sudara (ili, točnije rečeno, „luminoziteta“) faktorom 10, čime se omogućuje i točnije mjerenje novih čestica i promatranje rijetkih međudjelovanja koja se do sada nisu mogla vidjeti. Supersimetrija i tamna tvar samo su dvije od tajni svemira za koje se znanstvenici nadaju da će u ne tako dalekoj budućnosti moći naučiti više o njima zahvaljujući LHC-u.

Zatvaranje LHC-a očekuje se 2035. godine. Međutim, također se razmatraju razna proširenja i izmjene koje bi se mogle implementirati i prije toga.