De Large Hadron Collider (LHC) is een van de koudste plekken op aarde. De bedrijfstemperatuur van 1,9 K (-271,3 °C) van de hoofdmagneten is zelfs lager dan de 2,7 K (-270,5 °C) van de ruimte. Om de LHC op deze temperatuur te krijgen, 120 ton vloeibaar helium stroomt rond een gesloten circuit in de aderen van de versneller.

Het LHC-koelsysteem bestaat uit cryogene eilanden met in totaal acht heliumkoelkasten. Elk even-genummerd punt op het gaspedaal (Punten 2, 4, 6 en 8) heeft twee koelkasten, een uit het LEP-tijdperk (Large Electron-Positron Collider), en nog een nieuwere koelkast uit de start van de LHC. De LEP-koelkast bestaat uit twee koelboxen:één aan de oppervlakte en de andere stroomafwaarts in de tunnel, die het helium afkoelen van kamertemperatuur tot respectievelijk 20 K (-253.15 °C) en van 20 K tot 4,5 K - en een eenheid in een grot die supervloeibaar helium genereert bij 1,9 K.

"Deze koelkasten dateren uit 1994, maar sindsdien hebben ze een aantal upgrades ondergaan, met name ter voorbereiding op de LHC in 2006, " zegt Emmanuel Monneret, een ingenieur van de TE-CRG-groep die aan het koelproject werkt. "Bij die gelegenheid, hun koelvermogen werd verhoogd van 12 naar 16 kW bij 4,5 K."

Tijdens LS2 verdere upgrades zijn uitgevoerd op de LEP-koelkast op punt 4, het koelvermogen verhogen tot 18 kW bij 4,5 K, ter voorbereiding op de HL-LHC (High-Luminosity LHC):"De Point 4-koelkasten zijn cruciaal voor de HL-LHC, want naast het koelen van sectoren 3-4 en 4-5, ze moeten ook de secties koelen waar de radiofrequente holtes zijn geïnstalleerd, die veel koeling nodig hebben, " vervolgt Emmanuel Monneret.

Om deze belangrijke extra 2 kW te bereiken, de vier turbines en warmtewisselaars in elk van de koelboxen op punt 4 zijn vervangen door beter presterende equivalenten. Deze taak was relatief eenvoudig uit te voeren voor de koude doos aan de oppervlakte, die goed toegankelijk is voor arbeiders (zie foto 1), maar moeilijker voor de koude doos in de tunnel. "We hadden niet verwacht dat het onmogelijk zou zijn om in de koude tunnel van de tunnel te komen, die veel compacter is dan die aan de oppervlakte, " legt Emmanuel Monneret uit. "In nauwe samenwerking met de fabrikant, uiteindelijk hebben we een oplossing gevonden waarmee we de turbines en warmtewisselaars van buitenaf kunnen vervangen."

Dankzij een nieuwe interface (zie foto 2) ontwikkeld door de fabrikant in slechts enkele maanden, het team dat verantwoordelijk was voor het project kon de turbines en warmtewisselaars installeren zonder ze vanuit de koelbox aan te sluiten. Deze nieuwe apparatuur, die zojuist in opdracht is zal tegen het einde van de maand operationeel zijn.

De LHC is begonnen met afkoelen

De afkoeling van de LHC na LS2 begon op 5 oktober in sector 4-5. De afkoeling gebeurt in drie fasen:van kamertemperatuur tot 80 K, van 80 K tot 4,5 K, en tenslotte van 4,5 K naar 1,9 K. Het duurt ongeveer zeven weken voordat een sector is afgekoeld tot 1,9 K, inclusief controles en aanpassingen van de instrumentatie en de procesbesturingssystemen. De sectoren worden geleidelijk afgekoeld, de een na de ander. De LHC zou dus in het voorjaar van 2021 zijn nominale temperatuur moeten bereiken.