Manufacturing and Cleanliness of Beampipe for Einstein Telescope in High-vacuum

Probleemstelling

De vacuümbuizen van de Einstein Telescope zijn in totaal 120 kilometer lang en moeten ervoor zorgen dat lucht en stof de gevoelige metingen niet verstoren. Ook het metaal van de vacuümbuizen zelf kan verontreinigingen in het vacuüm brengen, zoals stofdeeltjes of waterdamp. Alle processtappen om de buizen te produceren kunnen vervuiling veroorzaken; van walsen, buigen, sluiten en transporteren, tot ondergronds lassen. De uitdaging is om voor al die stappen procedures te ontwikkelen die de installatie gegarandeerd schoon opleveren op het hoge cleanroom-niveau ISO-6 en ultrahoog vacuüm van 5·10-11 mbar. Indien bestaande technologieën toegepast worden zal dit resulteren in een duur vacuümarmsysteem. De productie en ondergrondse installatie en noodzakelijke reiniging vormen tevens een uitdaging qua logistiek en planning. Alternatieve kostenefficiëntere concepten voor ET’s vacuümbuizen systeem moeten leiden tot een haalbaar systeem qua technische specificaties, financiën en planning. 

Doelstelling 

• Een ontwerp van een vacuümbuis buis uit geribbeld staal. De geribbelde buis heeft de volgende voordelen: minder materiaalgebruik en gewicht, bij gelijkblijvende sterkte
• Ontwikkelen en kwalificeren van procedures om buiselementen schoon en op grote schaal te produceren
• Toepassen van plasma technologie voor het uitbranden van de buizen; een energiezuiniger alternatief voor bestaande procedures.  

Beschrijving van de innovatie 

Het R&D-consortium MACBETH (MAnufacturing and Cleanliness of Beampipe for Einstein Telescope in High-vacuum) ontwikkelt en kwalificeert procedures om buiselementen schoon en op grote schaal te produceren. Binnen het consortium zijn meerdere werkpakketten voor de verschillende processtappen. Een van de werkpakketten focust op de uitdagingen rondom het gebruik van een buisontwerp van geribbeld staal, wat een dunnere wand en daarmee minder gewicht en materiaalkosten met zich meebrengt dan een gladde wand maar toch even stevig is. De meer complexe vorm vraagt extra aandacht tijdens de fabricage, om te kunnen garanderen dat de buiselementen zo schoon mogelijk blijven. Ook wordt er een plasma-techniek getest die ongewenste waterdamp verwijdert door het binnenste van de vacuümbuis te behandelen met heet, geladen gas. Met een grote energiebesparing in vergelijking met het traditionele uitstoken, waarbij de hele buis dagenlang wordt verhit om zo onzuiverheden uit het metaaloppervlak te dwingen.