Het CERN-controlecentrum is weer in ploegendienst, met wanden van schermen die de status van de balken weergeven, en koffie die dag en nacht rijkelijk stroomt. Op vrijdag, 3 juli, het versnellercoördinatieteam Long Shutdown 2 overhandigde de sleutel van de PS Booster aan de versnelleroperators. Linac 4 en de PS Booster worden zo de eerste twee versnellers die opnieuw in gebruik worden genomen, 18 maanden na de start van LS2.

Echter, herinbedrijfstelling zal veel complexer zijn dan simpelweg een sleutel omdraaien. Toen de operators de Booster overhandigden aan de LS2-teams, ze reden een model gebouwd in de vorige eeuw, en nu bevinden ze zich aan het stuur van een volledig getransformeerde supercar. Er zijn werkzaamheden verricht aan de motor (de voeding en omvormers), de versneller (de radiofrequentieholtes), de besturing (de magneten), de injectie, het koelcircuit, de controle- en veiligheidssystemen... in feite, een hele reeks componenten zijn vervangen of geüpgraded (zie hieronder). "Ongeveer 40% van de machine is vervangen, " zegt David Hay, de "hoofdmonteur", of ingenieur die verantwoordelijk is voor de coördinatie van LS2-activiteiten bij de PS Booster.

De doelstellingen van het werk aan deze bijna 50 jaar oude versneller, als onderdeel van het LHC Injector Upgrade (LIU)-project, waren tweeledig:om de deeltjes te versnellen die bij hogere energieën aankomen van de gloednieuwe Linac 4 en om de helderheid van te verhogen, of de concentratie van deeltjes in, de balk.

Lina 4, de nieuwe eerste schakel in de keten, versnelt negatieve waterstofionen (protonen omgeven door twee elektronen) tot een energie van 160 MeV (vergeleken met 50 MeV voorheen voor de protonen van Linac 2). De hogere energie en het nieuwe injectiesysteem, die de H-ionen omzet in protonen, verhoog de helderheid met een factor twee. Dit betekent dat een straal met dezelfde afmetingen twee keer zoveel deeltjes zal bevatten. Om deze helderheid in de PS te behouden, de volgende versneller in de keten, de Booster zal de energie verhogen tot 2 GeV (vergeleken met 1,4 GeV eerder), dankzij het geheel nieuwe acceleratiesysteem. Het elektrische afstotingseffect tussen deeltjes van dezelfde lading (Coulomb-afstoting) neemt af naarmate de energie toeneemt. Met andere woorden, hogere energie helpt de deeltjes dicht bij elkaar te houden en draagt ​​zo bij aan het behoud van de helderheid. En met meer helderheid, komt meer helderheid. "De Booster is de sleutel tot het verhogen van de helderheid van de LHC, " legt Gian Piero Di Giovanni uit, projectleider voor LIU bij de PS Booster, "omdat het effectief de helderheid van de straal bepaalt." De nieuwe injectiemodus met H-ionen en een hogere energie zal ook het deeltjesverlies aanzienlijk verminderen. "We zullen slechts 1 tot 2% verliezen bij injectie, vergeleken met meer dan 30% met het oude systeem, ', zegt Di Giovanni.

De werkzaamheden aan de Booster duurden 20 maanden bovengronds en 18 maanden ondergronds. Ondanks de grootschalige renovaties en de moeilijkheden die ondervonden werden bij bepaalde aspecten van de civieltechnische werken en van het koelsysteem voor de RF-holtes, om nog maar te zwijgen van de lockdown, die de activiteiten twee maanden bevroor, het project is op tijd opgeleverd. Deze prestatie is te danken aan de inzet van de teams en een nauwgezette en proactieve coördinatie.

De inbedrijfstelling van enkele van de nieuwe systemen is enkele weken geleden gestart. De operators nemen nu de leiding over nieuwe, geavanceerde besturingssoftware. "We hebben de afgelopen twee jaar de integratie van deze nieuwe systemen ontwikkeld, " benadrukt Bettina Mikulec, die toezicht houdt op de werking van de Booster en Linac 4. "We moeten nu alle subsystemen van het Control Center implementeren en testen en ze in harmonie laten werken." Dit complexe inbedrijfstellingsproces zal enkele maanden duren, aanvankelijk zonder straal. Terwijl Linac 4 deze zomer de tests met straal zal hervatten, de eerste deeltjes zouden tegen het einde van het jaar in de PS Booster moeten circuleren.

De metamorfose van de Booster

• Stroomvoorziening:Een nieuw stroomvoorzieningssysteem, vergelijkbaar met degene die is geïnstalleerd voor de PS (POPS), gebaseerd op stroomomvormers en condensatoren en bekend als POPS-B, is geïnstalleerd in een nieuw bovengronds gebouw. De stroomomvormers zullen de magneten voorzien van elektrische intensiteiten van 5500 ampère, vergeleken met 4000 ampère eerder. Meer dan 95% van de stroomomvormers van de Booster zijn vervangen sinds Long Shutdown 1. Ongeveer 318 nieuwe omvormers, variërend van 1 kW tot meerdere MW, leveren alle componenten van het gaspedaal.
• Koeling:De Booster heeft een nieuw koelsysteem, met koeltorens in twee gerenoveerde gebouwen.
• Injectie en ejectie:om de toename van energie en het gebruik van negatieve waterstofionen bij injectie het hoofd te bieden, de transferlijnen van Linac 4 naar de Booster en van de Booster naar de PS zijn allemaal vervangen. Dit omvat nieuwe magneten (kickers, septa, dipolen, quadrupolen en correctoren), nieuwe instrumentatie en nieuwe beam dumps. Omdat het uit vier op elkaar liggende ringen bestaat, de Booster vereist een bijzonder geavanceerd deeltjesdistributiesysteem.
• Acceleratie:Het nieuwe acceleratiesysteem bestaat uit drie structuren, elk huisvest acht holtes die zijn gebouwd met behulp van een magnetisch materiaal dat bekend staat als FineMet.
• Magneten:In de transferlijnen en de Boosterring zelf, ongeveer 60 magneten zijn vervangen of gerenoveerd.
• Veiligheid en instrumentatie:een hele reeks nieuwe sensoren, straalpositiemonitors, straalverliesmonitors, draad scanners, enz. zijn geïnstalleerd om de deeltjesbundels te bewaken en te meten. Aan de ring zijn apparaten toegevoegd om de straal of deeltjes die van het traject afdwalen te stoppen. Tussen deze, een collimatiesysteem dat bekend staat als een "absorber/schraper", is het nieuwste apparaat dat in de Booster moet worden geïnstalleerd. De rol van deze apparaten is nog belangrijker nu de bundel dichter is.