CERN vertrouwt op KNF-membraanpompen voor contaminatievrije gasmengsels

Enkele van de meest spectaculaire ontdekkingen over de samenstelling van het universum – waaronder antimaterie en het Higgs-boson – zijn gedaan door deeltjesversnellers van CERN. De pompen die gasmengsels door deze deeltjesdetectoren laten circuleren, moeten uiterst betrouwbaar zijn en de gassen vrij van verontreinigingen houden. Om aan deze strenge eisen te voldoen, vertrouwt de deeltjesversneller op KNF als leverancier van membraanpomptechnologie.

Het gerenommeerde onderzoekscentrum CERN onderzoekt de fundamentele structuur van de deeltjes waaruit alles om ons heen bestaat. Diep onder de grond, deels in Zwitserland en deels in Frankrijk, worden meerdere cirkelvormige en lineaire deeltjesversnellers gebruikt voor experimenten die tot verschillende baanbrekende resultaten hebben geleid. Denk onder andere aan de ontdekking van het Higgs-boson of de isolatie van antimaterie.

Diepere subatomaire inzichten verkrijgen via deeltjesversnellers

Voor het onderzoek van CERN worden enkele van ’s werelds grootste en meest complexe wetenschappelijke instrumenten gebruikt. De grootste deeltjesversneller van CERN, de Large Hadron Collider (LHC), bevindt zich 100 meter onder de grond om omgevingsinvloeden zoals straling te neutraliseren. Hier worden deeltjes tot bijna de lichtsnelheid versneld en vervolgens met elkaar in botsing gebracht. Detectoren registreren de verschijnselen die tijdens deze botsingen optreden.

Detectoren zoals de Compact Muon Solenoid worden gebruikt om de effecten van deeltjesbotsingen te observeren.Gassen om botsingen te detecterenWanneer geladen, hoogenergetische deeltjes met gas botsen, laten ze een spoor van ionisatie achter. Deze signalen kunnen worden versterkt met behulp van elektrische velden en vervolgens elektronisch worden gemeten om de banen van de deeltjes met een hoge nauwkeurigheid te volgen. De resultaten van deze experimenten bieden diepere inzichten in de structuur van materie.

Deeltjesversneller vereist veeleisend gasmengsel

Bij CERN worden ongeveer 30 gassystemen gebruikt om de detectoren in de LHC-experimenten van het juiste gasmengsel te voorzien. Het mengsel is een gevoelig medium waarin de ladingsvermenigvuldiging een signaal produceert dat wordt geregistreerd en geanalyseerd. Daarom is een correcte en stabiele samenstelling van het gasmengsel cruciaal voor een efficiënte en betrouwbare werking van de experimenten met de deeltjesversneller.

In de complexe detectoren van de deeltjesversnellers wordt een groot aantal ultrazuivere gasmengsels gebruikt. Grote verscheidenheid aan gebruikte gassenGasmengsels voor deze deeltjesdetectoren bestaan uit edelgassen als argon, xenon en helium, maar bijvoorbeeld ook tetrafluormethaan, tetrafluorethaan, zwavelhexafluoride, isobutaan en kooldioxide. Membraanpompen van KNF worden ingezet om de gasmengsels te circuleren en ervoor te zorgen dat ze vrij zijn van verontreinigingen.

Voortbouwen op expertise en ervaring

Na tientallen jaren met KNF te hebben samengewerkt, waarderen de CERN-teams de expertise en ervaring van het bedrijf zeer. Toen er nieuwe membraanpompen nodig waren om de specifieke gasmengsels te zuiveren en te circuleren in een van de vier deeltjesdetectoren van CERN, de zogeheten Compact Muon Solenoid (CMS), viel daarom de keuze op twee KNF-pompen en werd een derde pomp geïnstalleerd als back-up.

Gezamenlijke en op maat gemaakte oplossingen voor deeltjesversnellers

Dankzij tientallen jaren van succesvolle samenwerking met CERN heeft KNF inzicht gekregen in deze zeer gespecialiseerde toepassingen en kan het bedrijf hiervoor op maat gemaakte oplossingen leveren. Onlangs was het CERN Gas Team proactief betrokken bij het op maat maken van de KNF-procespompen N 0150 en N 1200.

Samenwerking leidt tot langere levensduur

Op basis van de observaties van het CERN Gas Team kon KNF de levensduur van de membranen verlengen door het ontwerp van de pompen aan te passen. Het voortdurende vertrouwen van CERN in KNF blijkt uit een aanvullende order voor 18 KNF-pompen met een debiet van ongeveer 170 l/min. Deze pompen zijn in 2022 in de deeltjesversnellers geïnstalleerd.