В пятницу, 19сентября 2008 года, в ходе электрических тестов сектора 3-4 Большого адронного коллайдера произошла серьезная авария, перечеркнувшая все планы на остаток 2008 года и как минимум на начало 2009 года. Внешне авария выглядела как внезапный выход из сверхпроводящего состояния около сотни поворотных магнитов сектора 3-4, причем некоторые из них получили механические повреждения. Повреждения получила также криогенная система, из-за чего в туннель БАК было выброшено несколько тонн гелия.
Поскольку во время работы ускорителя доступ в туннель был закрыт, никто из персонала в ходе аварии не пострадал. Расследование инцидента показало, что причиной аварии стало сочетание брака при монтаже ускорителя с конструкторским просчетом при разработке систем безопасности ускорительного кольца.
В отчете CERN описывается подробная последовательность событий, развернувшихся 19 сентября. В рамках тестов электропитания в сверхпроводящие электромагниты подавался постепенно усиливающийся ток. Поскольку обмотки электромагнитов находились в сверхпроводящем состоянии, то во всей электрической цепи было нулевое сопротивление и, соответственно, нулевое напряжение. Цель тестов заключалась в увеличении силы тока в обмотках до 9,3 кА. Именно при таком токе возникающее в поворотных магнитах магнитное поле было достаточно для работы с протонными пучками с энергией 5,5 ТэВ.
Однако при токе 8,7 кА в электрической шине между двумя магнитами возникла область ненулевого сопротивления. Это впервые было зафиксировано в 11:18:36 по центрально-европейскому времени, когда в этом месте возникла разность потенциалов в 300 милливольт. В самих магнитах в этот момент никакой разности потенциала не было зарегистрировано, что означает, что сами магниты не были «спусковым крючком» аварии.
Спустя 0,4 секунды падение напряжения на этой области выросло до 1 вольта. Дальнейшее увеличение тока с необходимой скоростью (10 А в секунду) стало невозможным, и электрическая система переключилась в режим медленной разрядки. Ток начал уменьшаться, а спустя примерно полсекунды в дело вступила система быстрого гашения тока. Все системы контроля сработали при этом должным образом.
Неожиданным оказалось то, что в области исходного электрического контакта возникла электрическая дуга, которая пробила изоляцию гелиевой системы охлаждения. В первые секунды гелий начал испаряться в вакуумные камеры внутри криостата, резко ухудшая вакуумные условия. Локальное энерговыделение привело к росту давления жидкого гелия выше рабочего значения, и при некотором пороге открылись пружинные клапаны, выпускающие излишек гелия в туннель. Гашение тока и выпуск гелия начались тем временем и в соседних секциях, однако клапаны не смогли удерживать давление в смежных секция одинаковым. В результате возник перепад давления между секциями, который привел к механическим повреждениям межсекционного барьера. Из-за этого криостат сместился со своих опор, сломав в некоторым местах крепления к бетонному полу.
Эти смещения повредили криогенную линию, из-за чего в туннель быстро было выброшено около 2 тонн гелия. Распространившись по узкому туннелю, гелий вызвал срабатывание датчиков нехватки кислорода, которые запустили пожарную тревога и обесточили сектор. Гелий продолжал выходить в туннель до тех пор, пока не было восстановлено электропитание и не пришли в действие вентили, перекрывающие подачу гелия. В результате в целом в туннель было выброшено около 6 тонн гелия из 15 тонн, задействованных в этом секторе.
Поможем написать любую работу на аналогичную тему