A cern-i Nagy Hadronütköztető (LHC) a legnagyobb részecske-gyorsító a világon – és egyre nagyobb lesz: az akcelerátor jelenleg fejlesztés alatt áll, annak érdekében, hogy felszereljék a következő évtized újabb, még nagyobb szabású kísérleteihez. A Doka három különböző zsalukocsit és számos egyedi zsaluelemet fejlesztett az alagúthálózat korszerűsítéseinek támogatására.
Sajtókapcsolat
A csapatok keményen dolgoznak Meyrin-ben (Svájc) és Cessy-ben (Franciaország). A széleskörű felújítások révén a cern-i rézsecskegyorsító jobban felszereltté válik az univerzum rejtélyeinek alaposobb megértését szolgáló kísérletek elvégzéséhez az elkövetkező évtizedben. Több mint 500 méternyi alagutat és több különféle felszíni létesítményt terveztek az elektromos- és hűtőberendezések számára a két munkaterületen. Körülbelül 100.000 m3 kavicsot hordtak a munkaterületre az új alagutakhoz, melyek alig 10 méterrel a meglévő LHC alagút felett helyezkednek el. Két-két átjárási pont és számos fúrt (közmű-)kábel átvezető köti össze az alagutakat az hadronütköztetővel.
Összetett munkafolyamat
Az építkezés tervezett ideje 2 év, amely “karbantartási üzembezárás” alatt nem végeznek kísérleteket a helyszínen, hiszen a vibrálás a hadronütköztető működése közben hatással lenne az eredményekre. Az építési területen dolgozó csapat ezért a határidő nyomása alatt kell dolgozzon, hogy kész legyenek mindennel a részecske-gyorsító 2021-es tervezett újranyitása előtt. Az hagyományos (bányászati) és mechanikus (pajzsos) alagútépítési szakembereket foglalkoztató cég, a Marti Tunnel, egyedi acél zsalukocsikat épített a 300m-es fő alagút kivitelezéséhez. A találkozó folyosók, a csatlakozó elemek és a lépcsőházak zsaluzatának megtervezéséhez a Marti Tunnel specialistái a Doka szakértelmét is bevonták. Az ezeket a megoldásokat kidolgozó zurich-i és bern-i mérnökcsapatok és a Doka amstetten-i alagút-specialistái közötti nemzetközi együttműködésnek köszönhető a javaslatok sikere.
A projektet számos tényezője kihívássá tette: a különböző szerkezetek összetettsége, a zsaluelemek többszöri felhasználásának és az egymással való tökéletes illeszthetőségüknek szükségessége, és a bonyolult építési munkafolyamat. Ez azt jelentette, hogy létfontosságú volt, hogy a projektben résztvevő mérnökök egyszerre vessék be kiterjedő szakértelmüket, tudásukat és alapos munkájukat annak érdekében, hogy megtalálják a partner számára a megfelelő megoldást és átadják azt a megfelelő időben minden szerekezet esetében.
Messze a hagyományos alagútépítéstől
Általában a legnagyobb ismeretlen egy alagútépítési területen a földtan. Cernben az építési területen dolgozók különféle kihívásokkal kerültek szembe ebből a szempontból. Natalie Schweizer így fogalmaz: “Ez nem egy tipikus alagútépítési terület. Különös kihívásokkal küzdünk az építési munkafázisok, az építési munkafolyamatok és anyagok, a gépek és az emberi erőforrás megszervezése, tervezése és koordinálása során.” Míg bizonyos részeken már megkezdődött a vasalás, addig 200m-rel arrébb még lehet, hogy a kavics kerül csak a helyére. Ami különös megpróbáltatásokat jelentett a projekten, habár általában egy alagút mindkét végéről megközelíthető, Cernben a létrehozott megközelítő ponthoz egy 60m mély és 12m széles akna vezetett. Nem csak az alagútásás során keletkezett földtömegnek és a 17,800 m3 helyszínen készült betonnak kellett ezen az ‘üvegnyakon’ átférni, hanem a zsalukocsikat is ezken az aknákon keresztül mozgatták.
A Doka boltozat zsaluzatát tervezte meg négy darab 50-70 cm hosszú kereszt-szakaszon, a hagyományos zsaluzási technikákat és három zsalukocsit is bevonva. A legnagyobb ezek közül az SL-1 alagút zsalukocsi, amely hossza 10 m, átmérője pedig 6.30m. Ezt a zsalukocsit úgy kellett megtervezni, hogy hosszirányban tagolható legyen, hogy a szűk aknán keresztül lejuttatható legyen a tényleges munkaterületre – ez egy szabványos alagútépítési terület esetén nem okozott volna problémát. Mérnökeink ennek megfelelően 4 darab 2.5 m széles lemezt terveztek, plusz tartozékokkal, amelyek a darura illeszthetők voltak. Az 50 t állványzat így, alkotórészenként került a mélybe, ahol markológépekkel a munkaterületre szállítják és a helyére szerelik, ahol használatra kész.
Idegtépő és nehézkes vállalkozás ez a szűkös helyek és a korlátozott daruhasználat miatt. Az alagútban a Doka zsalu koordinátorának felügyelete alatt és támogatásával helyezik el a darukat. Általában a zsalukocsikat csak az egyik irányba kell tolni, de ebben az esetben nem. Ennek megoldására a Doka mérnökei a csapágyas kerék szettet használták a Doka támasztórendszeréből. Ezekkel a 4 alkotórész megfelelően a helyére mozgatható az alagútban, majd a kerekeket leszerelik és a zsalukocsi visszakerül a nagy teherbírású görgőire. A partner kérésére a zsalukocsi hidraulikusan emelhető és leengedhető, mivel igen nehéz feladat lenne kézzel mozgatni a szűk helyeken.
A High Luminosity LHC projektről – HiLumi
A Nagy Hadronütköztető Cernben az egyik legnagyobb és legösszetettebb tudományos gép a világon. 2010 óta, 60 országból több mint 7000 tudós dolgozik együtt német-francia határ közelében, az anyag szerkezetét és az alapelemek közötti alapvető kapcsolatokat vizsgálva. Különböző kísérleteket végeznek és érzékelőket állítanak fel a 27 km hosszú körátmérőjű részecskegyorsító mentén, amely a svájci Genova kanton és részben Franciaország alatt helyezkedik el. A leghíresebbek ezek közül az ATLAS és a CMS, amelyk a Higgs-bozon létezésének bizonyításához járultak hozzá 2012-ben. Cern-i kutatók, François Englert és Peter Higgs Nobel-díjat kaptak 2013-ban ezért a felfedezésért.
Az LHC-t már korábban is fejlesztették. A 2015-ben véget érő két éves üzemzárás, illetve a 2021 elején végéhez érő tövábbi karbantartási időszak ideje alatt, az ütközési energiát megnövelik az eredeti 7TeV-ról 13 TeV-ra. Egy protonból származó 7TeV kinetikus energia a fény sebességének 99.9999991%-nak felel meg. A tervezett fejlszetés egyik fontos eredménye, hogy az ütközési érték (vagy – pontosabban – „fényesség“) megnövekszik 10 szorzótényezővel, lehetővé téve új részecskék alaposabb vizsgálatát és olyan ritka jelenségek megfigyelését, amelyek csak nem régóta tudunk. A szuperszimmetria és a sötét anyag csak két rejtélye az univerzumnak, amelyet a tudósok remélnek, hogy a hadronütkeztető által a nem túl távoli jövőben alaposabban tanulmányozhatnak és megismerhetnek.
Az LHC bezárását 2035-re tervezik. Habár számos bővítésről és átalakításről is szó esett már, amelyeket még a bezárás előtt megvalósítanának.
Források: home.cern / wikipedia.com
Képek:
Kérjük, a kép felhasználásakor tüntesse fel a szerzői joggal kapcsolatos információkat.
Összetett munkafolyamat
Az építkezés tervezett ideje 2 év, amely “karbantartási üzembezárás” alatt nem végeznek kísérleteket a helyszínen, hiszen a vibrálás a hadronütköztető működése közben hatással lenne az eredményekre. Az építési területen dolgozó csapat ezért a határidő nyomása alatt kell dolgozzon, hogy kész legyenek mindennel a részecske-gyorsító 2021-es tervezett újranyitása előtt. Az hagyományos (bányászati) és mechanikus (pajzsos) alagútépítési szakembereket foglalkoztató cég, a Marti Tunnel, egyedi acél zsalukocsikat épített a 300m-es fő alagút kivitelezéséhez. A találkozó folyosók, a csatlakozó elemek és a lépcsőházak zsaluzatának megtervezéséhez a Marti Tunnel specialistái a Doka szakértelmét is bevonták. Az ezeket a megoldásokat kidolgozó zurich-i és bern-i mérnökcsapatok és a Doka amstetten-i alagút-specialistái közötti nemzetközi együttműködésnek köszönhető a javaslatok sikere.
A projektet számos tényezője kihívássá tette: a különböző szerkezetek összetettsége, a zsaluelemek többszöri felhasználásának és az egymással való tökéletes illeszthetőségüknek szükségessége, és a bonyolult építési munkafolyamat. Ez azt jelentette, hogy létfontosságú volt, hogy a projektben résztvevő mérnökök egyszerre vessék be kiterjedő szakértelmüket, tudásukat és alapos munkájukat annak érdekében, hogy megtalálják a partner számára a megfelelő megoldást és átadják azt a megfelelő időben minden szerekezet esetében.
Messze a hagyományos alagútépítéstől
Általában a legnagyobb ismeretlen egy alagútépítési területen a földtan. Cernben az építési területen dolgozók különféle kihívásokkal kerültek szembe ebből a szempontból. Natalie Schweizer így fogalmaz: “Ez nem egy tipikus alagútépítési terület. Különös kihívásokkal küzdünk az építési munkafázisok, az építési munkafolyamatok és anyagok, a gépek és az emberi erőforrás megszervezése, tervezése és koordinálása során.” Míg bizonyos részeken már megkezdődött a vasalás, addig 200m-rel arrébb még lehet, hogy a kavics kerül csak a helyére. Ami különös megpróbáltatásokat jelentett a projekten, habár általában egy alagút mindkét végéről megközelíthető, Cernben a létrehozott megközelítő ponthoz egy 60m mély és 12m széles akna vezetett. Nem csak az alagútásás során keletkezett földtömegnek és a 17,800 m3 helyszínen készült betonnak kellett ezen az ‘üvegnyakon’ átférni, hanem a zsalukocsikat is ezken az aknákon keresztül mozgatták.
A Doka boltozat zsaluzatát tervezte meg négy darab 50-70 cm hosszú kereszt-szakaszon, a hagyományos zsaluzási technikákat és három zsalukocsit is bevonva. A legnagyobb ezek közül az SL-1 alagút zsalukocsi, amely hossza 10 m, átmérője pedig 6.30m. Ezt a zsalukocsit úgy kellett megtervezni, hogy hosszirányban tagolható legyen, hogy a szűk aknán keresztül lejuttatható legyen a tényleges munkaterületre – ez egy szabványos alagútépítési terület esetén nem okozott volna problémát. Mérnökeink ennek megfelelően 4 darab 2.5 m széles lemezt terveztek, plusz tartozékokkal, amelyek a darura illeszthetők voltak. Az 50 t állványzat így, alkotórészenként került a mélybe, ahol markológépekkel a munkaterületre szállítják és a helyére szerelik, ahol használatra kész.
Idegtépő és nehézkes vállalkozás ez a szűkös helyek és a korlátozott daruhasználat miatt. Az alagútban a Doka zsalu koordinátorának felügyelete alatt és támogatásával helyezik el a darukat. Általában a zsalukocsikat csak az egyik irányba kell tolni, de ebben az esetben nem. Ennek megoldására a Doka mérnökei a csapágyas kerék szettet használták a Doka támasztórendszeréből. Ezekkel a 4 alkotórész megfelelően a helyére mozgatható az alagútban, majd a kerekeket leszerelik és a zsalukocsi visszakerül a nagy teherbírású görgőire. A partner kérésére a zsalukocsi hidraulikusan emelhető és leengedhető, mivel igen nehéz feladat lenne kézzel mozgatni a szűk helyeken.
A High Luminosity LHC projektről – HiLumi
A Nagy Hadronütköztető Cernben az egyik legnagyobb és legösszetettebb tudományos gép a világon. 2010 óta, 60 országból több mint 7000 tudós dolgozik együtt német-francia határ közelében, az anyag szerkezetét és az alapelemek közötti alapvető kapcsolatokat vizsgálva. Különböző kísérleteket végeznek és érzékelőket állítanak fel a 27 km hosszú körátmérőjű részecskegyorsító mentén, amely a svájci Genova kanton és részben Franciaország alatt helyezkedik el. A leghíresebbek ezek közül az ATLAS és a CMS, amelyk a Higgs-bozon létezésének bizonyításához járultak hozzá 2012-ben. Cern-i kutatók, François Englert és Peter Higgs Nobel-díjat kaptak 2013-ban ezért a felfedezésért.
Az LHC-t már korábban is fejlesztették. A 2015-ben véget érő két éves üzemzárás, illetve a 2021 elején végéhez érő tövábbi karbantartási időszak ideje alatt, az ütközési energiát megnövelik az eredeti 7TeV-ról 13 TeV-ra. Egy protonból származó 7TeV kinetikus energia a fény sebességének 99.9999991%-nak felel meg. A tervezett fejlszetés egyik fontos eredménye, hogy az ütközési érték (vagy – pontosabban – „fényesség“) megnövekszik 10 szorzótényezővel, lehetővé téve új részecskék alaposabb vizsgálatát és olyan ritka jelenségek megfigyelését, amelyek csak nem régóta tudunk. A szuperszimmetria és a sötét anyag csak két rejtélye az univerzumnak, amelyet a tudósok remélnek, hogy a hadronütkeztető által a nem túl távoli jövőben alaposabban tanulmányozhatnak és megismerhetnek.
Az LHC bezárását 2035-re tervezik. Habár számos bővítésről és átalakításről is szó esett már, amelyeket még a bezárás előtt megvalósítanának.
Források: home.cern / wikipedia.com
Képek:
Kérjük, a kép felhasználásakor tüntesse fel a szerzői joggal kapcsolatos információkat.
A Nagy Hadronütköztető (LHC): a nagy számok
A termékek és szolgáltatások áttekintéseDoka projektek világszerte- LHC körkerülete: 26,659 m
- Alagút átmérője: kb. 3.80 m
- Az alagút átlagos mélysége a földfelszín alatt: 100 m (min. 50 m, max. 175 m)
- Működési hőmérséklet: 1.9 K (-271.3 °C). Az LHC a világ legnagyobb hűtőberendezése és az egyik leghidegebb hely a Földön.
- Energiafogyasztás: kb. 120 MW, amely nagyjából megegyezik Genova kanton összes háztartásának energiafogyasztásának 1/3-val.
- Éves adatmennyiség: 50,000,000 GB (=50 PB). Az ATLAS kb. 1 GB/s-ot general.
- A teljes építési költség: kb. 6.5 billion svájci Frank
Kérdései vannak a cikkel kapcsolatban? Vegye fel velünk a kapcsolatot!