TTY:n suprajohdetutkimus mukana LHC:n päivitysohjelmassa
Vaikka CERNin uusi hiukkaskiihdytin toimii toistaiseksi vasta 57%:lla maksimienergiastaan, on osa sille asetetuista tavoitteista jo saavutettu, mm. viitteitä Higgsin bosonista on löytynyt. Samalla fyysikkojen nälkä on kasvanut syödessä.LHC:n kiihdytinrenkaan pääkomponentit, suprajohtavat dipolimagneetit, on suunniteltu tuottamaan maksimissaan 8.3 T magneettivuontiheys. Ensimmäiset projektit LHC:sta alkoivat 80-luvulla ja lopullinen päätös projektista tehtiin 1994. Tätä varten kuitenkin oli tehty jo valtavasti työtä, mm. magneettien rakenne oli selvillä jo projektista päätettäessä. Rakennustyö päättyi vuonna 2008. Ensimmäisistä ideoista kiihdyttimen rakentamiseksi ensimmäisiin hiukkasten törmäytyksiin meneekin yli 20 vuotta, kun puhutaan miljardien eurojen hintaisista hiukkaskiihdyttimistä. Seuraavan sukupolven kiihdyttimien suunnittelussa ollaankin jo nyt liikkeellä.
ESGARDin (European Steering Group on Accelerator R&D) alulle laittama koko Euroopan hiukkaskiihdytintutkimuksen yhdistävä projekti EuCARD (European Coordination for Accelerator R&D) on saanut jatkoa FP7:n sisällä rahoitettavan EuCARD 2 -hankkeen muodossa. Projektin EU-rahoituksen osuus on 8 miljoonaa euroa. Yksi hankkeen osa keskittyy LHC:n dipolimagneettien päivittämiseen korkean ja matalan lämpötilan suprajohteita hyödyntävillä hybridimagneeteilla, joilla päästään n. 20 T magneettivuontiheyksiin. Tällä osa-alueella tarkoituksena on nelivuotisessa projektissa rakentaa n. 5 metriä pitkä dipolimagneetti, joka voisi toimia sellaisenaan hiukkaskiihdyttimessä. TTY:n suprajohdetutkimus osallistuu hybridimagneetin sisäosan suunnittelevaan ja rakentavaan konsortioon.
TTY:llä hankkeen vastuullisena johtajana toimii tutkijatohtori Antti Stenvall Sähkömagnetiikasta. Hanke on erittäin haastava, sillä tällä hetkellä ei ole kuin laboratorioissa valmistettuja lyhyitä pätkiä kaapelia, joista magneetti voitaisiin rakentaa, kertoo Stenvall. Suprajohteet korkeissa magneettikentissä ja erittäin korkeilla virrantiheyksillä (suprajohdeosassa jopa noin 60 000 A/mm2) ovat herkkiä häiriöille. LHC:ssä vuonna 2008 vain 9 päivää käyttöönoton jälkeen tapahtunut häiriö aiheutti 14 kuukauden käyttökatkon. Nyt suunniteltavan ja rakennettavan täysin uudentyyppisen magneetin suojaaminen häiriöiltä tulee olemaan paljon haastavampaa kuin nykyisen LHC:n korkeammat kentät mahdollistavien materiaalien erityispiirteistä johtuen. Hanke on myös strategisesti tärkeä, sillä sen tulosten perusteella päätetään, pohjautuuko CERNin seuraava kiihdytin hybridimagneetteihin vai lähdetäänkö tutkimaan muita vaihtoehtoja esim. Nb3Al-suprajohdetta hyödyntäen. Nb3Al ei vielä ole teollisessa tuotannossa ja siihen sisältyy myös suuria riskejä.
Hanketta TTY:n puolella tukee myös Stenvallin johtama vuoden käynnissä ollut Suomen Akatemian rahoittama hanke Hybridisuprajohdemagneettien stabiilisuuden analysoiminen.
Lisätiedot:
Antti Stenvall
Research Fellow
Dr.Sc. (Tech.)
Tampere University of Technology
Electromagnetics
P.O. Box 692
FIN-33101 Tampere, Finland
Mobile work: +358 40 849 0403
Fax: +358 3 3115 2160
Mobile private: +358 50 491 0413
E-mail: antti.stenvall@tut.fi
Web: http://www.tut.fi/em
Web: http://antti.stenvall.fi