Seit vierzig Jahren begleitet die Fachmarke von VINCI Energies für die Industrie das CERN bei der Entwicklung des weltgrößten Teilchenbeschleunigers.
© 2021 CERN Hertzog, Samuel Joseph: CERN
Es ist ein Ring mit 27 km Durchmesser, gut hundert Meter unter der Erdoberfläche, auf beiden Seiten der schweizerisch-französischen Grenze. Der Large Hadron Collider (LHC) ist der weltweit größte und leistungsstärkste Teilchenbeschleuniger. Das riesige wissenschaftliche Instrument wurde von der Europäischen Organisation für Kernforschung (CERN), an der 23 Staaten beteiligt sind, geplant, gebaut und im September 2008 in Betrieb genommen. Mit dem LHC sollen bestimmte Fragestellungen hinsichtlich der Entstehung des Universums aufgeklärt werden.
So publizierte das CERN im Juli 2012 den Nachweis eines Teilchens, bei dem es sich um das Higgs-Boson handeln konnte. Es war der Missing Link im Standardmodell der subatomaren Physik. Die Entdeckung schrieb Wissenschaftsgeschichte, und François Englert und Peter Higgs wurden dafür im Folgejahr mit dem Physiknobelpreis ausgezeichnet.
Aber es bleiben noch viele wichtige Fragen zu klären. Wie nahm das Universum seine derzeitige Form an, und wie wird es einmal enden? Der LHC wird also weiterhin gebraucht, um mehr über den Anbeginn unseres Universums zu erfahren.
„Eine der größten Herausforderungen besteht in den extrem hohen Sicherheitsanforderungen des CERN.”
Bei diesen wissenschaftlichen Untersuchungen läuft alles im XXL-Format. Im Inneren des LHC, der jedes Jahr acht Monate lang rund um die Uhr in Betrieb ist, fliegen zwei Protonen- oder Ionenbündel etwa acht Stunden lang mit nahezu Lichtgeschwindigkeit im Kreis und absolvieren dabei pro Sekunde 11.245 Runden. Dann kollidieren sie miteinander (eine Milliarde Kollisionen pro Sekunde).
Die Arbeitspferde dieses Teilchenbeschleunigers sind supraleitende Magnete, die um den ganzen Ring herum angeordnet sind. Um ihr Magnetfeld erzeugen und sie dazu mit einer Stromstärke von etwa 12.000 A versorgen zu können, werden sie mit Helium auf eine Temperatur von -271,3°C heruntergekühlt; das ist kälter als im interstellaren Weltraum. Insgesamt verfügt der LHC über mehr als 9.500 Magnete, davon 1.232 Dipol- und 392 Quadrupol-Magnete. Einige davon sind 15 Meter lang und wiegen 35 Tonnen.
Immer leistungsfähigere Magnete
Wie funktioniert die Anlage? „Das CERN entwirft sämtliche Komponenten und Equipments. Um die Serienproduktion und den Betrieb der Anlagen sicherzustellen, brauchen wir zahlreiche Techniker:innen und Ingenieur:innen aus sehr unterschiedlichen Fachbereichen. Derzeit sind täglich über 2.000 Mitarbeitende von Vertragsfirmen am Standort tätig“, erläutert Jean-Philippe Tock, Head of Accelerator Coordination & Engineering beim CERN.
Zu diesen Firmen zählt auch Actemium, die VINCI Energies-Fachmarke für Industrieprozesse. Sie begleitet die internationale Organisation in einer ganzen Reihe von Bereichen: Planungsleistungen, 3D-Integration von Equipments in den Tunnel, Zugangssysteme, Platinenfertigung, Brandmeldung. „Bei unserer Partnerschaft mit dem CERN geht es insbesondere um die Endmontage der supraleitenden Bauteile, die Anlageninstandhaltung und derzeit auch die Entwicklung neuer Magnete“, bemerkt Yann Patin, BU-Leiter Actemium Pays de Gex.
Seit 2022 arbeitet der LHC mit fast doppelt so viel Energie wie in der ersten Betriebsphase und kann so Kollisionen mit 13,6 TeV (Tera-Elektronenvolt) produzieren. In Zukunft sollen neue, supraleitende Quadrupolmagnete noch mehr Leistung bringen: Finden derzeit bei jeder Begegnung von Teilchenpaketen nur etwa 40 Kollisionen statt, dürften es dann mindestens 140 sein.
Das setzt ein intensiveres und stärker konzentriertes Teilchenbündel als im bisherigen LHC voraus. Während des dritten langen Stillstands des LHC (2026-2028) werden deshalb auf einer Länge von etwa 1,2 km neue Equipments im Tunnelring installiert, darunter die neuen Magnete, die erstmalig neuartige Bauteile aus Niobzinn enthalten.
80 Actemium-Mitarbeitende vor Ort
„Die Tätigkeiten des CERN sind einzigartig und von extrem strategischer Bedeutung. Es wird Spitzentechnik eingesetzt, und das in einer sehr speziellen Arbeitsumgebung. Das hat natürlich auch Auswirkungen auf unsere Dienstleistungen. Eine der größten Herausforderungen besteht in den extrem hohen Sicherheitsanforderungen am Standort“, unterstreicht Patin.
Außerdem wird von den 80 Mitarbeitenden von Actemium Pays de Gex und Actemium Genf, die vor Ort tätig sind, eine große logistische Agilität erwartet. Der LHC verfügt über nur acht Zugänge, um per Aufzug bis in den Ring zu gelangen. Im Tunnel selbst ist das Fahrrad Fortbewegungsmittel der Wahl.
„Wir müssen unseren Lieferant:innen und Dienstleiter:innen blind vertrauen können. Deshalb werden sie in der Angebotsphase sehr strengen Auswahlkriterien unterworfen. Dienstleistungsverträge haben im Allgemeinen eine Laufzeit von sieben Jahren und unterliegen einem strengen Monitoring. Weil wir hier Spitzentechnik entwickeln, handelt es sich bei einigen dieser Firmen eher um Partner als um Dienstleister“, so Tock. Das gilt auch für Actemium, denn die Marke ist bereits seit vierzig Jahren für das CERN tätig.
Teilchenbeschleuniger der neuen Generation
2026 soll der LHC (Large Hadron Collider) für eine längere Zeit außer Betrieb genommen, gewartet und verbessert werden, um dann bis in die Mitte der 2040er Jahre zu arbeiten. Und was bringt die fernere Zukunft? Das CERN plant derzeit eine neue Generation von Teilchenbeschleunigern, insbesondere den FCC (Future Circular Collider), eine Art Supermikroskop für den Urknall. Der Bau könnte 2035 beginnen und wird mehr als zehn Jahre dauern. Eine Riesenbaustelle, denn es geht um einen Tunnel mit 91 km Durchmesser, 200 bis 300 Meter unter der Erdoberfläche, zwischen Genf und Annecy, unter Genfer See und Rhône.
16/11/2023
