Erstes langes Multiplett für FAIR-Super-Fragmentseparator im Teststand
28.01.2021 |
Das erste sogenannte lange Multiplett für den supraleitenden Fragmentseparator (Super-FRS) der neuen Beschleunigeranlage FAIR wurde am Teststand des europäischen Forschungszentrums CERN in der Schweiz angeliefert. Hergestellt wurde es von der Firma ASG Supercondutors in Italien. Zwischen GSI/FAIR und CERN besteht eine Kooperationsvereinbarung zur Prüfung von Beschleunigermagneten, in deren Rahmen auch das Multiplett vor der Lieferung nach Darmstadt eine Reihe von detaillierten Qualitätstests durchlaufen wird.
In das Multiplett sind insgesamt neun supraleitende Einzelmagnete integriert und es ist ein echtes Schwergewicht: Es ist sieben Meter lang, hat einen Durchmesser von 2,5 Metern und wiegt über 60 Tonnen (der Magnet im Video). Dementsprechend erfolgte die Anlieferung zum CERN mittels eines Schwerlasttransports auf einem Tieflader. Nach der Montage im Teststand wird das Multiplett abgekühlt und umfangreichen Prüfungen von Betriebsparametern und Magnetfeldqualitäten unterzogen, die voraussichtlich etwa sechs bis neun Monate dauern werden. Nach erfolgreichem Abschluss der Abnahmetests soll das Multiplett zu GSI transportiert und im Rahmen einer Vormontage auf die spätere Tunnelinstallation vorbereitet werden. Bis zum endgültigen Einbau werden das Multiplett und auch seine Nachfolger danach zwischengelagert.
Die Multipletts dienen später im Super-FRS der Lenkung und Formung des Strahls, um einen hochpräzisen Teilchenstrahl zu erreichen. Der Super-FRS des künftigen Beschleunigerzentrums FAIR ist ein wichtiger Baustein der Gesamtanlage mit großem Entdeckungspotenzial für die Wissenschaft: In diesem Teil des Beschleunigerkomplexes geht es um Experimente mit extrem seltenen exotischen Kernen im Rahmen von FAIRs Experimentsäule NUSTAR (Nuclear Structure, Astrophysics and Reactions). Dafür werden Ionen der schwersten Elemente zunächst auf eine Materialprobe (Target) geschossen und durch den Aufprall zertrümmert. Unter den so entstandenen Fragmenten sind auch exotische Kerne, die am Super-FRS aussortiert und für weitere Experimente zur Verfügung gestellt werden. Dabei können mit dem neuen Separator Kerne bis hin zu Uran bei relativistischen Energien produziert, isotopenrein separiert und untersucht werden. Da dieser gesamte Vorgang nur wenige Hundert Nanosekunden dauert, ermöglicht der Super-FRS den Zugang zu sehr kurzlebigen Kernen.
Die Multipletts, die im italienischen La Spezia hergestellt werden, sind ebenso wie das anschließende Testverfahren ein wichtiger Sachbeitrag (In-kind) von GSI zum FAIR-Projekt. GSI ist der deutsche Hauptgesellschafter in der internationalen FAIR GmbH. Alle supraleitenden Magnete, die für den Super-FRS benötigt werden, sollen in wechselnder Abfolge in der neuen Testanlage am CERN geprüft werden. Dies beinhaltet sowohl die insgesamt 32 Multiplett-Einheiten, als auch 24 supraleitende Dipolmagnete, die für die Umlenkung des Teilchenstrahls benötigt werden. Bereits im Jahr 2019 war ein erstes kurzes Multiplett an das CERN geliefert worden, mit dem der erste von insgesamt drei Testständen in Betrieb genommen wurde. Der Abnahmetest des kurzen Multipletts wurde in der Zwischenzeit trotz erschwerter Corona-Bedingungen am CERN erfolgreich abgeschlossen. Zurzeit wird mit dem Multiplett der zweite Teststand in Betrieb genommen, um so die Tests der Serien-Multipletts vorzubereiten. Ab Frühjahr dieses Jahres ist im etwa monatlichen Rhythmus je eine weitere Multiplett-Anlieferung geplant. (BP/CP)
