A1 Pérdida de Haz y Quench de Imanes Superconductores

Tópico

Cuando partículas del haz se desvían de su trayectoria nominal —por una desviación transversal excesiva, un error de sincronismo, o la pérdida gradual natural de partículas durante la operación— terminan chocando contra las paredes del tubo de vacío o contra colimadores dedicados, depositando su energía localmente en forma de calor y de una lluvia de partículas secundarias. En una máquina de imanes convencionales esto es principalmente un problema de activación radiactiva del material; en una máquina de imanes superconductores, sin embargo, esta misma pérdida de haz plantea un riesgo más severo: si el calor depositado eleva la temperatura de una porción del cable superconductor por encima de la temperatura crítica que fundamentos ya identificó como el límite del que depende toda la tecnología, esa porción deja de ser superconductora de manera abrupta y comienza a disipar la corriente que transporta como calor ordinario, en un fenómeno llamado quench. Como la corriente que circula por un imán superconductor de un acelerador de alta energía es enorme, la energía almacenada en su campo magnético también lo es, y esa energía se libera súbitamente como calor en la zona que dejó de ser superconductora, pudiendo dañar físicamente el imán si no se disipa de manera controlada. Por esta razón, todos los imanes superconductores están equipados con sistemas de protección de quench: sensores que detectan el inicio de una extinción de superconductividad en fracciones de segundo, y circuitos de descarga que extraen rápidamente la corriente almacenada y la disipan de manera distribuida en resistencias externas antes de que se concentre en un único punto caliente. Una detección de pérdida de haz por encima de ciertos umbrales, medida por los monitores que la parte de diagnóstico describe, dispara automáticamente la extracción de emergencia de todo el haz, cerrando así el ciclo: la pérdida que activa la alarma es contenida antes de que provoque el daño que la misma alarma existe para evitar. Por eso este módulo, que abre con partículas perdidas depositando calor, cierra con un sistema de protección que interrumpe esa misma cadena antes de que el calor destruya el imán que la hizo posible.

ID:4968