časopis z vydavatelství
FCC PUBLIC

Aktuální vydání

Číslo 3/2020 vyšlo
tiskem 13. 3. 2020. V elektronické verzi na webu ihned. 

Téma: Trendy v elektrotechnice a souvisejících oborech

Hlavní článek
Využití měniče frekvence pro experimentální zařízení

Obří supravodivé cívky

číslo 12/2005

Obří supravodivé cívky

Gustav Holub

V Evropském středisku pro nukleární výzkum CERN v blízkosti Ženevy (Švýcarsko) se staví urychlovač částic LHC (Large Helios Collider – velký heliový kollider), ve kterém mají být protony uváděny do kolize, resp. střetnutí při rychlosti nad 300 000 km/s. Uveden do provozu by měl být v roce 2007. Do té doby má společnosti Jeumont zhotovit velkou část nezbytných obřích supravodivých cívek pro elektromagnety. Speciální výrobní stroje s řízením CNC (Computer Numeric Control) firmy NUM budou zajišťovat potřebnou rozměrovou přesnost a strukturu vyvíjených cívek.

Obr. 1.

Obr. 1. Část tunelu urychlovače LHC o obvodu 27 km

Po několika letech přípravy je urychlovač LHC ve fázi výroby. Ve srovnání s předchozím modelem LEP (Large electron-pozitron collider – velký elektronový pozitronovaný kollider) nejde o typický elektronový urychlovač – lze jím totiž urychlovat protony o téměř 2 000násobku hmotnosti elektronů. Prototyp urychlovače LHC bude v roce 2007 instalován v již existujícím tunelu LEP, jehož konstrukce má tvar kruhu o obvodu 27 km (obr. 1). Cílem experimentů je dostat protony na této kruhové dráze do protisměrného pohybu, při zrychlení na téměř 300 000 km/s, a poté je uvést do kolize. Tím se uměle navodí velký „ultratřesk„ a vyvolané srážky umožní uvolnění elementárních částic, jež v přírodě neexistují.

Prioritním úkolem je udržet tok protonů uprostřed tunelu (tubusu) tak, aby v něm na určených místech nastávaly jejich frontální srážky. Aby bylo možné protonový paprsek přesně vychylovat, jsou zapotřebí mimořádně silné elektromagnety, jejichž elektromagnetické síly se musí pohybovat v rozsahu asi 400 t/m. Supravodivé elektromagnety vyvinou elektromagnetické pole o velikosti 9 T; to je desetinásobně vyšší hodnota, než jaké se dosud podařilo dosáhnout.

Obr. 2.

Obr. 2. Čelo supravodivé cívky elektromagnetu pro urychlovač

Pro výrobu cívek uvedených elektromagnetů (obr. 2) investovaly společnosti Jeumont a Alstom značné částky do vývoje a výrobní technologie mimořádně přesných zařízení s řízením CNC (firmy NUM) a servopohonů k ovládání a polohování pěti os strojů. Nové strojní vybavení s řízením CNC má umožnit navinout supravodivý plochý kabel ze slitiny niobu a titanu na trn délky 15 m. Proto je buben s kabelem umístěn na portálu, který pojíždí nad trnem. Pohyblivý trn se pohybuje ve dvou lineárních směrech, aby plochá strana kabelu byla stále ve správné poloze. Systém CNC řídí ukládání kabelu v délce 15 m a určuje jeho napnutí, vyrovnávání trnu a provozní pohyby bubnu a portálu. Řízení maximálně redukuje prostoje i přesto, že jde o velmi komplikovanou výrobu s kapacitou v průměru 2,5 elektromagnetu za týden. Pro urychlovač bude zapotřebí celkem 1 248 těchto supravodivých cívek.
[COENE J.-F. de: CERN: Supraleitende Magnetspulen entstehen NUM-gesteuer. Betriebstechnik, 2003, č. 6/7, s. 28.]