Крупные конструкции будущего высокогранулярного калориметра CMS успешно прошли жёсткие холодные испытания

Ключевое инженерное испытание будущего высокогранулярного калориметра (HGCAL) эксперимента CMS в ЦЕРН недавно достигло прогресса. Одна из крупнейших конструкций HGCAL завершила серию жёстких холодных испытаний, в ходе которых не было зафиксировано перегрева внешних панелей, конденсации или утечек, что заложило основу для её последующей работы на высокой светимости Большого адронного коллайдера (БАК).

HGCAL заменит существующий торцевой калориметр эксперимента CMS и будет использоваться для более точного восстановления частицных ливней в условиях работы БАК с высокой светимостью. Испытанная конструкция является первой из двух крупных структур из нержавеющей стали-поглотителя. По проекту, активные элементы HGCAL будут установлены внутри структур-поглотителей и должны сохранять стабильные характеристики в условиях низких температур в течение длительного времени.

Данное холодное испытание требовало поддержания температуры внутри конструкции на уровне -35°C, в то время как снаружи температура была близка к комнатной. Для обеспечения локального контроля температуры внешняя поверхность конструкции была покрыта 408 теплоизоляционными экранами с независимой регулировкой температуры. В ходе испытаний команда разместила на поверхности конструкции датчики температуры и влажности для проверки работы теплоизоляционных экранов и равномерности общего охлаждения.

Охлаждение около 170 тонн стали до -35°C заняло более четырёх дней. Хладагент циркулировал в специальных алюминиевых плитах, размещённых между стальными плитами; теплоизоляционные экраны состояли из алюминиевых плит, углеродных волокнистых панелей и нагревательной фольги. В процессе охлаждения конструкции команда непрерывно контролировала и отслеживала работу каждого теплоизоляционного экрана, а после завершения оценки дала поглотителю медленно нагреться.

Для предотвращения образования конденсата внутри детектора в конструкцию непрерывно подавался чрезвычайно сухой воздух для поддержания низкой влажности и защиты чувствительных электронных компонентов внутри. Испытания проводились командой из 22 человек, работавших посменно, а полученные данные измерений будут сопоставлены с результатами детального компьютерного моделирования детектора. Команда отметила, что если фактические измерения совпадут с моделью, это дополнительно подтвердит надёжность работы HGCAL в соответствии с ожиданиями.