Большой адронный коллайдер оснастили датчиками с 3D-печатной системой охлаждения

С первого раза создать искусственную черную дыру не удалось, но ученые проказники из CERN не унывают и повышают градус экспериментов, одновременно снижая температуру с помощью новых элементов системы охлаждения, изготовленных на 3D-принтере.

Что это за штуковина на фото? Как утверждает компания 3D Systems, это элемент длинного и очень узкого фотонного детектора, охлаждаемого до температуры в -40˚C. Такие детекторы длиной примерно 140 метров с внутренним диаметром около двух миллиметров устанавливаются в четырех точках пересечения пучков внутри 27-километрового кольцевого ускорителя. Детекторы оснащаются фотонно-кристаллическими волоконными датчиками, с помощью которых отслеживается поведение частиц. Охлаждаются же детекторы 3D-печатными титановыми «кирпичиками», изготовленными с помощью лазерных порошковых 3D-принтеров производства той самой компании 3D Systems.  

Разработкой системы охлаждения занимался Голландский национальный институт субатомной физики (Nikhef), а за аддитивное производство отвечал инновационный центр 3D Systems в Левене, что в Бельгии. Необходимость в использовании аддитивных технологий вызвана сложностью конструкции системы охлаждения, в свою очередь обусловленной несколькими факторами: чрезвычайно ограниченным доступным пространством для установки оборудования, необходимостью в равномерном охлаждении по всей длине 140-метрового детектора и плоской конструкцией охлаждающих «кирпичиков», необходимой для эффективной работы и высокого разрешения датчиков.

Итоговая конструкция оказалась слишком комплексной для производства любыми другими методами. Характерный пример сложностей, с которыми пришлось столкнуться в процессе создания — очень тонкие стенки охлаждающих элементов толщиной всего в четверть миллиметра, обеспечивающие максимально эффективный теплообмен. При длине каждой детали в 264 мм выточить настолько тонкие стенки оказалось просто невозможно — это примерно как пытаться фрезеровать толстую упаковочную фольгу. Вместо этого компоненты изготовили лазерным сплавлением порошка из высокопрочного титанового сплава TiGr23. По результатам стресс-тестирования продолжительность эксплуатации новой системы охлаждения оценивается в десять лет.

Если же вы волнуетесь по поводу образования черной дыры, спешим успокоить: на самом деле эти датчики используются в исследованиях физики b-кварков, так что причиной апокалипсиса скорее станет не схлопывание Земли, а катастрофический всплеск высокоэнергетического излучения в результате аннигиляции материи и антиматерии. Спите спокойно.

А у вас есть интересные новости? Поделитесь с нами своими разработками, и мы расскажем о них всему миру! Ждем ваши идеи по адресу news@3Dtoday.ru