1 / 15

CMS Upgrade: Teknisiä haasteita

Miksi ”Upgrade”? Mitä pitää parantaa: Tracker Nykyisestä uuteen trackeriin: vanhoja ja uusia haasteita Massa / säteilyläpinäkyvyys Virransyöttö Säteilynkestävyys Jäähdytys Luoksepäästävyys, säteilysuojaus Aikataulu. CMS Upgrade: Teknisiä haasteita. CMS. 2005.

melvyn
Download Presentation

CMS Upgrade: Teknisiä haasteita

An Image/Link below is provided (as is) to download presentation Download Policy: Content on the Website is provided to you AS IS for your information and personal use and may not be sold / licensed / shared on other websites without getting consent from its author. Content is provided to you AS IS for your information and personal use only. Download presentation by click this link. While downloading, if for some reason you are not able to download a presentation, the publisher may have deleted the file from their server. During download, if you can't get a presentation, the file might be deleted by the publisher.

E N D

Presentation Transcript

  1. Miksi ”Upgrade”? • Mitä pitää parantaa: Tracker • Nykyisestä uuteen trackeriin: vanhoja ja uusia haasteita • Massa / säteilyläpinäkyvyys • Virransyöttö • Säteilynkestävyys • Jäähdytys • Luoksepäästävyys, säteilysuojaus • Aikataulu CMS Upgrade: Teknisiähaasteita Antti Onnela, CERN

  2. CMS 2005 20:n vuoden T&K-, suunnittelu-jarakennusprojektiviimeinvalmis! 2008 Upgrade? Antti Onnela, CERN

  3. CMS Antti Onnela, CERN

  4. CMS:npoikkileikkaus Näyttää hiukkastenlentoradanCMS:ssä

  5. HiukkasjäljetCMS:nträkkerissä 1032 cm-2 s-1 1033 Super LHC: 1035 LHC nominal: 1034 I. Osborne CMS suunniteltuLHC:nluminositeetille 1034. Sisimpänäolevanträkkerinsuorituskykyongelmana 10x luminositeetilla. Antti Onnela, CERN

  6. Nykyinen CMS Tracker Piidetektori-moduli1 - 2 piisensoria512 - 1024 kanavaa50g Koko tracker25’000 piisensoria9’600’000 kanavaa3500 kg, josta 650 kg piimoduleissa Antti Onnela, CERN

  7. Vaatimuksiatrackerille Antti Onnela, CERN

  8. Uusi tracker: massanpienennys R. Ranieri • Lukuelektroniikan virransyöttö (2.5 V ja 1.25 V) nykyisin virtalähteistä moduleille saakka • 25 kW detektorissa • 10 kA ja 25 kW kaapeleissa (100 metriä), jotka massiiviset • Uusi tracker? • DC-DC konvertterit trackerissä • Komponenttien säteilynkesto, virrankulutus ja massa!? • Virransyöttö sarjassa (serial powering) • Virransyötön hallinta!? Antti Onnela, CERN

  9. Säteilynkestojamateriaalit • Sensorien, elektroniikan, optokomponenttien säteilynkestoa tutkitaan laajalti (mm. HIPissä) • Kuitulujitettujen muovikomposiittien säteilynkestävyys riittävä • Liimojen säteilynkestävyys ongelmallisempi • Tutkimuksia ja materiaalitestejä tarvitaan • Ideaalimateriaali olisi • Säteilyläpinäkyvä • Mittapysyvä (lämpötila ja kosteus) • Luja • Hyvin lämpöäjohtava • Helppo valmistaa ja liittää • Kohtuuhintainen... Antti Onnela, CERN

  10. Nykyinenjäähdytys • C6F14 nestekierto, alimmillaan -40C • Hyvää: • Erittäin hyvä eriste→ ei oikosulkuja, jos vuotaa / roiskuu • Matala viskositeetti myös matalissa lämpötiloissa • Helppo ja yksinkertainen käyttää • Huonoa: • Kallis ja ei ekologinen aine, jolla korkea ilmastonlämmityspotentiaali (100 vuoden jaksolla 7400x hiilidioksidin vastaava per kg) • Matalahko lämpökapasiteetti → jakoputkia → massaa • Matalahko lämmönsiirtokerroin → isot lämmönvaihtopinnat→ massaa • Huonosti valmistetut jäähdytyskoneistot (ei systeemin vika) Antti Onnela, CERN

  11. Uusijäähdytys: 2-faasi CO2 ? • Korkealämpökapasiteetti→ vähemmän jakoputkia, pienemmät putket / enemmän lämpökuormaa → vähemmän massaa • Erittäin korkea lämmönsiirtokerroin → pienemmät lämmönvaihtimet → vähemmän massaa • Kevyempikuin C6F14 (massaltaanjasäteilypituudeltaan) • Salliimatalammankäyttölämpötilan (jostarpeen) • Oleellisestihalvempi: CO2 (1 CHF/kg) vs. C6F14 (100 CHF/kg); • Luonnonaine, eikäyttörajoituksia (kohtuumäärissä…) • ”Suosikki” jäähdytysteollisuudessa tulevaisuuden jäähdytysväliaineeksi (teolliset prosessit, kylmäkalusteet, ilmastointilaitteet, jne.) Antti Onnela, CERN

  12. CO2 -jäähdytys • Ei ihan yksinkertainen suunnitella ja rakentaa oikein: 60 bar @ +20C, herkkä korkeuseroille, paine-eroille, virtausnopeuksille, jne. • Silti paras kandidaatti SLHC trackeriin. • Pienillä putkenhalkaisijoilla huonosti tunnettu. Tutkimusta tarvitaan! B. Verlaat Antti Onnela, CERN

  13. Luoksepäästävyys, säteilysuojaus Trackerinasennusjoulukuussa 2007 Antti Onnela, CERN

  14. CMS Upgrade -aikataulu Uusi pixel detektori Uusi koko tracker LHC nominal Huom: Nykyisentrackerinrakennusvaihekesti 2000-2008 Antti Onnela, CERN

  15. Loppupäätelmiä • Suunnitellun LHC:n luminositeetin kasvun myötä CMS:n tulee uusia laitteitaan, tracker on uusintatöistä oleellisin • Tracker-projektissa useita teknisiä haasteita (uuden tulee olla parempi kuin edellinen), uusia ratkaisuja tarvitaan! • Virransyöttö • Sensorien, elektroniikka- ja optokomponenttien säteilynkestävyys, suorituskyky + matala tehonkulutus • Konstruktiomateriaalit ja liitosmenetelmät (keveys, mittapysyvyys, lämmönsiirto) • Jäähdytys • Toiminta radioaktiivisella alueella, suojaukset, teleoperointi • Jne. • Upgrade –projektit käynnistysvaiheessa ja vielä ehtii mukaan. Jotta vuosien 2013 ja 2018 tavoitteet saavutetaan, ei ole aikaa hukattavana... Antti Onnela, CERN

More Related