Reliability of the beam loss monitors system for the Large Hadron Collider at CERN

par Gianluca Guaglio

Thèse de doctorat en Physique des particules

Sous la direction de Claudio Santoni.

Soutenue en 2005

à Clermont-Ferrand 2 .

mots clés

• Disponibilité (systèmes)
• Faisceaux de particules

Titre traduit

Fiabilité du système des moniteurs de pertes du faisceau pour le Large Hadron Collider au CERN

Résumé

L'énergie stockée dans le Large Hadron Collider est sans précédent. La perte des particules du faisceau peut endommager gravement les aimants supraconducteurs, ayant pour résultat des temps significatifs d'arrêt pour la réparation. Le système des moniteurs de perte du faisceau ( en anglais : BLMS) détecte les gerbes de particules secondaires créées par les pertes faisceau et provoque l'extraction du faisceau avant que des dommages sérieux de l'équipement ne puissent se produire. Cette thèse définit les caractéristiques du BLMS en termes de la fiabilité. Le but principal est la conception d'un système réduisant au minimum soit la probabilité de ne pas détecter une perte dangereuse, soit le nombre de fausses alarmes produites. La théorie et les techniques de fiabilité utilisées sont décrites. La Prédiction de fiabilité, Analyse des Modes de Défaillance de leurs Effets et de leur Criticité (en anglais : FMECA), et l'Analyse par Arbre de Défaillance ont été employées pour fournir une évaluation de la probalité d'endommager un aimant, un nombre de fausses alarmes et du nombre d'avertissements produits. Les composants les plus faibles dans le BLMS ont été précisés. Les chiffres de fiabilité du BLMS ont été calculés en utilisant un logiciel commercial (Isograph TM). L'effet de la variation des paramètres sur les résultats obtenus a été évalué avec une Analyse de Sensibilité. Le modèle de fiabilité a été complété par des tests d'irradiation. Des améliorations de la conception du système, comme la transmission optique redondante, ont été mises en application grâce à un processus itératif. Le système proposé est conforme aux requêtes de fiabilité. Les incertitudes du modèle proviennent de la connaissance limitée des niveaux de seuils des aimants supraconducteurs et de la localisation des pertes autour de l'anneau. Le modèle mis en oeuvre permet des modifications du système, suivant une mesure des taux de risque pendant la durée de vie du LCH. Il peut aussi fournir des valeurs de référence à d'autres accélérateurs qui mettront en application des technologies semblables

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