LHC onderzoekt oplossingen voor kortsluiting

De start van de tweede run van de Large Hadron Collider werd deze week uitgesteld wegens een kortsluiting in een van de sectoren. De locatie van het aardlek was snel vastgesteld. De oorzaak lijkt nu ook duidelijk: een stukje afvalmetaal is de boosdoener.

Dat meldt Cern vrijdag op zijn website. De 27 kilometer lange deeltjesversneller zou deze week weer volledig opgestart worden om langzaam toe te werken naar de eerste protonenbundels rond eind mei. Helaas zorgde een kortsluiting of aardingsprobleem afgelopen zaterdag voor uitstel van het weer volledig opstarten van de machine. De kortsluiting vond plaats in de bedrading van een van de magneten die de protonenbundels moeten sturen. Het oplossen van het probleem wordt vooral bemoeilijkt doordat de magneten met vloeibaar helium tot onder de -270 graden Celsius gekoeld zijn. Het weer opwarmen en afkoelen van de magneten duurt weken.

Er is geen permanente schade toegebracht aan de circuits in de geplaagde sector. Waarschijnlijk is een achtergebleven stukje metaal de boosdoener van de kortsluiting, waarbij er contact gemaakt wordt tussen de als aarde functionerende buis en één van de kabels die naar een diode-box leiden die onder de magneet zit. Om te kunnen zien wat het probleem waarschijnlijk is, zijn er röntgenbeelden van de sector gemaakt. Uit de beelden kan opgemaakt worden dat er wat rommel in de buis zit, maar de resultaten zijn nog niet overtuigend.

Een voorbeeld van een diode-box

Nu worden manieren gezocht om af te komen van het stukje metaal. De eerste manier waar de technici naar kijken, is een stroomstoot door de bedrading te sturen om zo te proberen het stukje metaal te laten smelten. De hoop is dan dat het metaal opbrandt en het probleem zo verholpen is. Een andere optie is de druk van het helium in die specifieke cryogene sector op te voeren en dan snel de druk te verlagen, waardoor het object verplaatst wordt. Helaas kan het dan wel zo zijn dat het stukje metaal ergens anders problemen veroorzaakt.

De derde methode vergt het opwarmen van een deel van de cryogene sector en het openmaken van het deel waar het stukje zich bevindt. Deze hele procedure vereist dat alles opgewarmd wordt en daarna weer afgekoeld. Dat neemt ongeveer zes weken in beslag.

De LHC liep in 2008 ook vertraging op door een defect. Toen liep de deeltjesversneller fikse schade op, waardoor de start van de LHC een jaar uitgesteld moest worden.

Reacties (43)

[Verwijderd]

Misschien moeten we wat Tennetters van Diemen naar Genève sturen. Die zijn namelijk net klaar met het oplossen van een soortgelijke stroomstoring qua grootte op het 380kv netwerk in Diemen.

En ondanks, dat het in Diemen waarschijnlijk wat simpeler was dan in Genève, is 2uur een prima oplossingstijd!

[Rannasha]

Het enige probleem is dat de hoogspanningskast in Diemen waarschijnlijk niet gekoeld is tot slechts een paar graden boven het absolute nulpunt.

Dat is het belangrijkste probleem met al het onderhoud aan de LHC, dat ding is superkoud, dus voor iedere operatie waarbij je het apparaat open moet maken, zul je het eerst moeten laten opwarmen, daarna het onderhoud uitvoeren, en vervolgens weer laten afkoelen. En het opwarmen en afkoelen kunnen niet te snel gaan, want dat levert ook weer kans op schade op. Zo ben je al snel anderhalve maand bezig voor een klein onderhoudsklusje als je geen methode kunt bedenken om het uit te voeren zonder het apparaat open te maken.

[SPee]

Hebben ze daar geen robots die ze op afstand kunnen besturen

Dan hoeven ze geen mensen te sturen. Die robot kan dan verwarmd worden, zodat die onder die temperaturen nog kan functioneren. Goed, het wordt daarbinnen wel tijdelijk iets warmer, maar is vele malen sneller dan het helemaal weer verwarmen.

[Freaky_Angelus]

Net andersom... -270 niet +270

En helaas is -270 wel een temperatuur waarbij robots of andere aangestuurde componenten niet helemaal meer jovel en betrouwbaar werken. Alhoewel ik wel denk dat een robot ontworpen zou kunnen worden om bij -270 nog te functioneren, vraag ik me hard af welke 'onderhoudsmogelijkheden' er nog beschikbaar zijn.

-270 is dicht bij het absolute nulpunt waar moleculen niet meer bewegen. Hierdoor is de geleiding vele malen hoger en werken bijvoorbeeld magneten weer beduidend beter. Met betere magneten betere velden die de protonenstroom kunnen aansturen etc etc.. Softwarematig zie ik nog best een robot werken, fysiek.... leuke discussie

[SPee]

Dat zeg ik toch ook?
Die onderhoudsrobot moet verwarmd worden om bij die -270 te kunnen functioneren.

Dat door de verwarming van die robot de tunnel-260 wordt oid, is nog altijd beter dan te moeten wachten totdat het 0 graden is en mensen er kunnen werken.

[Freaky_Angelus]

Mijn fout, had het anders gelezen.

Blijven de overige opmerkingen wel van kracht. Ondanks dat het best mogelijk is om iets te isoleren en zijn eigen elektronica af te schermen van de kou / intern te verwarmen, zie ik grote problemen met de geleiding van de verwarmde plekken van de robot naar de koude zijden.

Qua grootte wordt het dan ook nog een probleem... We zouden het over een robot ter grootte van een insect gaan hebben die er in zou moeten én die toch nog genoeg isolatie weet te hebben én ook weer niet te snel opwarmt als die eruit komt. Dan zou hij weer doorbranden bij normale temperatuur.

WEL een leuk project voor een technische opleiding (en heb gekker gehoord: "Gaan we ipv het trimester dit vak doen, meedoen aan de google space challenge??" - 3 personen ja.. de rest was echt te angstig.)

[teacup]

Een versnellerbuis heeft inderdaad niet zo'n grote diameter. Maar met miniaturisatie zijn tegenwoordig wel voldoende kleine mechanismes te maken. Wat jaxxil zegt dat de boel vol zit met vloeibaar helium is ook niet waar. Een deeltjesversnellerbundel loopt door hoogvacuüm. Er zijn wel expansiemachines nodig om de koude te genereren, en die draaien op expansie van helium. Maar de kou wordt met name in stand gehouden door de hoogvacuüm omgeving die behalve straling zelf geen warmte overdracht toestaat. Om de straling tegen te houden zijn er meerdere stralingsschilden nodig die in trappen de temperatuur terugbrengen naar de enkele Kelvins die voor supergeleiding nodig zijn.

Dus: hoogvacuüm, enkele Kelvins in temperatuur, de crampy ruimte van een bundelbuis, de kwetsbare structuren van de stralingsschilden en de afstandshouders (die gelijk een warmtelek veroorzaken). Nee, het wordt heel moeilijk om daar een kleine robot doorheen te manoeuvreren.

Hiermee zeg ik niet dat het technisch niet mogelijk is. Technisch zijn we tot veel in staat. Buisinspectierobots bestaan al. Alleen dit robotje kan geen kunststoffen en smeermiddelen gebruiken (verbrossen en gassen uit), Rollen is moeilijk (vacuüm wrijft niet, maar zuigt vast, er is geen luchtfilm, benieuwd hoe die wielen van die marslanders draaien trouwens). Roterende beweging moet dus door afwikkelen (tanden van tandwielen, jojo) gebeuren. Soms moeten (deel)mechanismen ook statisch bepaald worden geconstrueerd om te voorkomen dat ze gedurende de grote temperatuursval niet vervormen. Misschien nog eerder iets met lineaire actuatoren en buigen dan iets met afrollen. Komen we toch weer op een insect achtige hexapod of zoiets uit.

Kortom, alles is mogelijk, maar wel tegen een budget. De kosten van het LHC inschattende is dat nu juist een probleem. En dan hebben we iets dat zich voldoende klein door die bundelbuis kan bewegen, maar heeft het dan frictie genoeg, is het sterk genoeg om het ellendige stukje afvalmetaal mee te slepen .

[Reactie gewijzigd door teacup op 22 juli 2024 18:50]

[Freaky_Angelus]

Ik weet niet wat je werk is, maar je denkt te veel al in oplossingen terwijl je prachtige technische eisen aandraagt voor het ontwerpproces

Daarop dan reagerend ben ik het bijna op alles mee eens. De oplossingen zullen zo veel mogelijk moeten werken met niet fysieke methodes (lineaire actuatoren, magnetische velden ter afstoting, etc.)

Overigens, Mars heeft wel een atmosfeer, maar het is niet naar onze wens voor een vakantie. Daarnaast is het prima mogelijk om een equilibrium tussen vacuum en oppervlakte spanning uit te rekenen en daarop je smeermiddel te kiezen. Een andere optie die geen last van atmosfeer heeft is simpele magnetische lagers. Stug als maar kan, maar heeft geen last van luchtfilm vereisten.

[matroosoft]

Die robot even een beetje verwarmen in een omgeving met een temperatuur van -270C? Weet je wel waar je het over hebt?

[johnkeates]

Hij bedoelt duidelijk dat de robot warmer is dan de omgeving en daarmee de omgeving opwarmt door z'n eigen warmte. Natuurlijk wordt de omgeving actief gekoeld, dus die robot is op den duur z'n warmte wel kwijt en dan is alles weer in de buurt van het absolute nulpunt.

[jaxxil]

Ten eerste zit het vol met vloeibaar helium en apparatuur en is er dus geen ruimte voor zo'n robot. Ten tweede, hoe dichter je bij het absolute nulpunt bent, hoe moeilijker de omgeving te koelen is. Je gaat meer dan een sprong van 10 graden krijgen. Ten derde zou alles wat deze robot aanraakt, zelfs al zou je deze naar ~20 graden boven nul kunnen verwarmen, onmiddelijk beschadigen door de temperatuurschok die ze willen vermijden door zo lang te doen over het opwarmen/afkoelen.

Een beetje wat dingetjes uit de losse pols bedenken is leuk, maar dit apparaat luistert extreem nauw, en suggesties als "dan rollen we er toch even een robot in" zijn behoorlijk onrealistisch.

[dimitrimissinne]

Het kookpunt van Helium is -268,9 °C. Even een graadje of 10 opwarmen is dus gemakkelijker gezegd dan gedaan, aangezien Helium op dat moment weer over begint te gaan in gasvorm.

Ook is het praktisch niet mogelijk om daar met een robot in te gaan want er is nauwelijks plaats. Dan heb je nog de robot zelf die moet functioneren in die extreme omstandigheden. Ook al slaag je erin om een toestel te ontwerpen die intact blijft bij dergelijke temperaturen moet je het nog aan de praat zien te houden, want hoe dichter bij het absolute nulpunt, hoe lager de elektrische weerstand.

Nee, gemakkelijk is het niet...

[sfc1971]

Wat gebeurt er als je heet iets in water laat vallen? Dan gaat het water koken en stomen.

Kijk eens naar de video's waar mensen bananen onderdompelen in vloeibaar stikstof, dat gaat koken.

Als iets kookt krijg je stoom en druk verhoging.

[pakka680]

Zo extreem is een paar Kelvin toch niet, hoe koud denk je dat het in de ruimte is en daar werken robots ook prima.

[tilburgs82]

Zo koud is het helemaal niet in de ruimte.
Ten eerste kan een object z'n warmte bijna niet kwijt, omdat er Vacuum is.
Ten 2e wordt een object door de zon verwarmd.

Ik weet niet waar die robot moet zijn voor de reparatie, maar als die door vloeibaar helium moet, dan zal die gegarandeerd niet meer werken.
Verder zal de helium dan gaan koken en krijg je andere problemen.

[Reactie gewijzigd door tilburgs82 op 22 juli 2024 18:50]

[BenGenaaid]

Zo koud is het helemaal niet in de ruimte.

Eigenlijk is er in de ruimte (zoals je al aangeeft een vacuum) geen temperatuur.

Temperatuur is namelijk niets anders dan kinetische energie van moleculen. In een Vacuum zijn geen moleculen en de "ruimte" is een (bijna) vacuum dus is er (bijna) geen temperatuur.

Vandaar ook het absolute nulpunt, dan is de kinetische energie van de moleculen nul. Dan bewegen demoleculen niet meer en dit is zeer gewenst voor het verkrijgen van de supergeleiding.

Dus...

[Reactie gewijzigd door BenGenaaid op 22 juli 2024 18:50]

[johnkeates]

Passen die robots ook in die buis van de LHC dan?

[robvanwijk]

De derde methode vergt het opwarmen van een deel van de cryogene sector en het openmaken van het deel waar het stukje zich bevindt. Deze hele procedure vereist dat alles opgewarmd wordt en daarna weer afgekoeld. Dat neemt ongeveer zes weken in beslag.

Zes weken opwarmen en afkoelen plus twee uur om het probleem daadwerkelijk op te lossen is zes weken, of je nou bij CERN werkt of bij Tennet. (Of heb je reden om aan te nemen dat de mensen van Tennet het opwarmen en afkoelen over kunnen slaan en lekker bij -270 °C gaan zitten werken!?)

[Audi-Arjan]

Hebben ze bij tennet geen handschoenen?

OT: Is ook een bizarre temperatuur natuurlijk -270 graden Celsius.
Kan me voorstellen dat het idd weken duurt om dat op te waren en weer af te koelen.

[jaxxil]

Tenzij de temperatuur in Diemen ook -268 graden Celcius is en niet zomaar omhoog kan, denk ik helaas niet dat die mensen veel toe te voegen hebben.

[WokeBroke]

En ondanks, dat het in Diemen waarschijnlijk wat simpeler was dan in Genève, is 2uur een prima oplossingstijd!
Als je Nederland interessant wilt houden voor grote bedrijven om datacenters te bouwen. Kan je je bijna helemaal geen uitval permitteren.

[YopY]

Daarom hebben datacenters ook UPSen en noodgeneratoren die stroomstoringen - waar ze zelf geen controle over hebben - kunnen opvangen.

[Auredium]

Wat een beest van een apparaat is het toch ook he? Het is met zoveel gevoelige apparatuur alleen maar logisch dat er storing kan zijn door relatief eenvoudige oorzaken. De Hubble telescoop had toen hij net in de ruimte hing ook bijvoorbeeld een grote storing toen deze in de ruimte hing voor de eerste keer.

Ik kijk wel uit naar de resultaten, vooral de mini zwarte gaten in verhouding tot de meervoudige dimensies.

[Tricq]

Het is echt een gigantisch bouwwerk, die atlas detector heeft een diameter van 25 meter en is 46 meter lang! Ik heb truly amazed laatst de docu 'particle fever' gezien waar ze heel veel in beeld brengen, maar ook in beeld brengen hoe groot de teams zijn die al sinds de jaren '80 aan de LHC werken.. Enorm infrastructuurlijk en logistiek wondertje.

[Universal Creations]

Het is inderdaad een gigantisch groot en complex bouwwerk. De Atlas en CMS zijn natuurlijk de 2 grootste en bekendste detectoren, maar vergis je niet in de tig andere detectoren en natuurlijk het enorme buizenstelsel. Het is niet alleen de 27km lange LHC, maar ook nog alle oudere versnellers die ook (nog) gebruikt worden om deeltjes in de LHC te injecteren. Ik ben er afgelopen jaar geweest (Dutch Teachers Program) en heb er ook veel foto's gemaakt: https://www.flickr.com/ph...s/sets/72157647720609718/
Ik ben blij dat ik er toen naar toe kon gaan, omdat je toen nog overal bij kon. Iets wat nu niet meer kan, vanwege het operationeel zijn.

Hopelijk lossen de slimme mannen en vrouwen het probleem snel op, zodat ie binnenkort op vol vermogen kan draaien (2x 7TeV).

Edit: bedankt voor de complimenten voor de foto's. Mocht je bepaalde foto's in een groter formaat willen hebben, even een dm sturen.

[Reactie gewijzigd door Universal Creations op 22 juli 2024 18:50]

[letatcest]

Mooie foto's! Goeie close-ups ook. Waar zit die diode nou?

[Fe®]

Mooie fotos !! Zie veel bekende producten van nederlandse bedrijven.

[CapTVK]

Inderdaad mooie foto's. Dit is high tech porn.

[StGermain]

Bijzonder knappe foto's!!!

[born4trance]

https://www.flickr.com/ph.../in/set-72157647720609718

[Standeman]

Wat mij betreft mag dat ding ook wel op de lijst van wereldwonderen. Ongelovelijk hoe zo'n complexe machine bedacht en gebouwd is.

[Verwijderd]

Als je deze al mooi vindt dan heb ik goed nieuws voor je. Ze zijn nu bezig met het ontwerpen van een mogelijke upgrade van de LHC om de botsings enegie te verhogen van 14 TeV naar pak en beet 100TeV. Dat zou betekenen dat er een nieuwe tunnel moet worden aangelegd van ongeveer 100km in lengte, met daarin o.a. nieuwe dipool magneten die een magneetveld van 16T produceren i.p.v. 8T.

[theMob]

Ik vraag me af hoe met verhoogde druk helium gasvormig kan worden? Gas is toch de toestand met laagste druk?

[letatcest]

klopt, aangepast!

[itcouldbeanyone]

ik denk dat de temperatuur dan stijgt door de druk, en zodra de druk wegvalt
het helium sneller uitzet dus het deeltje wegblaast

[Durandal]

Nee het Helium is vloeibaar en door tijdelijk (heel tijdelijk) de druk te verhogen zal je een schokgolf (drukgolf?) in de vloeistof creeren, en dat zou dan het deeltje weg moeten blazen.

[Fe®]

Die grootste versneller ( 4x gellast werkstuk 10000 mm x 5000mm x 4000mm peperduur alluminium) heb ik gefreesd , mischien toch iets vergeten schoon te maken.

[Reactie gewijzigd door Fe® op 22 juli 2024 18:50]

[Verwijderd]

10000 MM? beste freesbank heb je dan

[Fe®]

Valt mee , 250000x8000x3000 op een bed van 50 meter ( 2x zelfde machine op 1 bed ) met een spil van 225 mm met een vermogen van 180 amp 😄, met support ( cnc vertelbare kotterbaar ) van 630mm , nc unikop 70 kw en een 2000 mm cnc manipulator , en een cnc draaitafel van 4000x4000 mm.

Die disfusor is een van de mooiste werkstukken die ik gemaakt heb , zat vol groeven van 60 meter lang en dat moest binnen 0.1 mm blijven , dat is enorm lastig met temperatuur en grondwater problemen.

[Verwijderd]

0.1 mm op zo'n groot werkstuk is idd geen eitje haha! vet man

[derkesthai]

Oeps

[warhamstr]

Ahg, spatje heb je allicht. Wel een gaaf project lijkt me dat?