Neue Magnete für FAIR am CERN getestet

21.09.2021

­Diese Meldung basiert auf einer Nachricht des Europäischen Forschungsorganisation CERN

Die ersten supraleitenden Magnete für NUSTAR (Nuclear Structure Astrophysics and Reactions) wurden am Europäischen Forschungszentrum CERN in der Schweiz getestet. NUSTAR ist eine der vier großen Experimentsäulen des künftigen internationalen Beschleunigerzentrums FAIR (Facility for Antiproton and Ion Research in Europe), das derzeit bei GSI entsteht.

Im Rahmen eines 2012 unterzeichneten Kooperationsabkommens zwischen CERN und GSI/FAIR werden 56 Magnetbaugruppen für den Super-Fragmentseparator (Super-FRS), die zentrale Apparatur des NUSTAR-Experiments, vollständig am CERN getestet und validiert. Somit werden 32 Multipletts und 24 Dipole getestet. Die Multipletts werden von der italienischen Firma ASG, die Dipole von der spanischen Firma Elytt gefertigt. Zu diesem Zweck wurde im CERN-Gebäude #180 eigens eine neue Testanlage entworfen und gebaut, um nicht weniger als 30 Arten von Magneten zu validieren. Drei Prüfstände wurden von Experten von CERN und GSI eingerichtet, um bis zu 7 Meter lange und 3,5 Meter hohe Magnetbaugruppen aufzunehmen. Die schwersten von ihnen wiegen bis zu 70 Tonnen.

„Es wurde ein großes und komplexes kryogenes System entwickelt, das zwei Vorkühl- und Aufwärmeinheiten sowie eine Kühlanlage mit 4,5 K flüssigem Helium umfasst", erklärt Antonio Perin, Leiter des Arbeitspakets für das kryogene System. „Die Anlage ist für den Dauerbetrieb ausgelegt: Die Validierungstests werden auf einem Prüfstand durchgeführt, während der zweite Prüfstand abkühlt und der dritte aufgewärmt wird; die Testreihe dauert für jeden Magneten etwa sechs Wochen." Während der Tests werden die Magnete mit ihrem Nennstrom gespeist und ihr Magnetfeld genau abgebildet. Die Stromversorgungs- und Magnetmesssysteme wurden an die neue Testanlage angepasst, was dank der einzigartigen Kombination von Kompetenzen am CERN möglich wurde.

"Wir testen derzeit die ersten Magnete der Multiplett-Serie; die Serie wird nächstes Jahr ausgeliefert werden. Bis 2026 sollen alle 56 Magnetbaugruppen getestet sein", sagt Dr. Germana Riddone, technische Koordinatorin der Testeinrichtung am CERN. "Viele CERN-Gruppen und GSI-Partner waren an der erfolgreichen Installation der neuen Testanlage und ihrer Inbetriebnahme beteiligt und sind es auch jetzt bei den Validierungstests. Die Zusammenarbeit mit GSI ist ein sehr gutes Beispiel dafür, wie CERN Hand in Hand mit nationalen Infrastrukturen arbeitet und wie dies einen gegenseitigen Mehrwert schafft.“ Auch Dr. Antonella Chiuchiolo, die GSI-Arbeitspaketleiterin für das Testen vor Ort am CERN, pflichtet dem bei: „Wir sind sehr erfreut, dass unsere Testaktivitäten am CERN so reibungslos und planmäßig verlaufen können.“

Der Projektleiter Super-FRS bei GSI/FAIR, Dr. Haik Simon, zeigte sich ebenfalls erfreut über den Start der Tests und erläutert: „Die Multipletts dienen später im Super-FRS von FAIR der Strahlfokussierung, um einen hochpräzisen Teilchenstrahl zu erreichen. Die Dipole dienen später der spezifischen Ablenkung und Auftrennung des Teilchenstrahls.“ 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 zur Kernstruktur extrem seltener exotischer Kerne. „Dafür werden Ionen der schwersten Elemente zunächst auf ein Ziel (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“, sagt Dr. Haik Simon. (CERN/BP)

Weitere Informationen

Meldung auf der CERN-Webseite (englisch)

Video zu den Super-FRS-Magnettests (englisch)



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