Допълнително споразумение към Меморандума за разбирателство за поддръжка и експлоатация на CMS детектора между Министерството на образованието и науката на Република България и Европейската организация за ядрени изследвания (ЦЕРН) – Addendum № 10, подписано на 28 ноември 2018 г. в София

МИНИСТЕРСТВО НА ОБРАЗОВАНИЕТО И НАУКАТА

ДОПЪЛНИТЕЛНО СПОРАЗУМЕНИЕ към Меморандума за разбирателство за поддръжка и експлоатация на CMS детектора между Министерството на образованието и науката на Република България и Европейската организация за ядрени изследвания (ЦЕРН) – Addendum № 10, подписано на 28 ноември 2018 г. в София

(Ратифицирано със закон, приет от 44-то Народно събрание на 22 февруари 2019 г. – ДВ, бр. 20 от 2019 г. В сила от 19 март 2019 г.)

Общи елементи за Фаза II – надстройки на CMS детектора

Като се има предвид, че: Изграждането на CMS детектора се управлява от Меморандум за разбирателство наред с измененията и допълненията към него, които определят отговорностите на различните участници институции и агенциите, финансиращи изграждането на CMS детектора1 (Меморандум за разбирателство за изграждане).

Поддръжката и експлоатацията на CMS детектора се управляват от Меморандум за разбирателство за поддръжка и експлоатация (M&O MoU)2.

За да може да се възползва напълно от планираното надграждане на LHC (големия адронен ускорител) с висока яркост, Сътрудничеството по проекта CMS (наричано по-нататък „Сътрудничеството“) е предложило в документа „Финансов план за усъвършенстване/надграждане на CMS“ (CERN-RRB-2013-045) проект за Фаза II на надстройка на CMS детектора, състояща се в модификации и замяна на съществуващи под-детектори, както и нови допълнения към детектора. Този процес ще започне през 2018 г. и се очаква да бъде завършен през 2026 г.

Предложенията за надстройки на под-детектори са прегледани от LHCC (Комитет по експериментите относно LHC) въз основа на техническо предложение за надграждане (CERN-LHCC-2015-010).

Финансирането на проекта „Фаза II на надстройки“ е одобрено като обща отговорност на Сътрудничеството. Цялостното разпределение на разходите се основава на принципа на равнопоставеност, определен от пропорционалния дял на докторите на науката – физици автори, подкрепяни от всяка агенция за финансиране.

След одобрението от генералния директор на CERN Фаза II на надстройки на отделните под-детектори ще бъде предмет на допълнения към Меморандума за изграждане, подписан между агенциите за финансиране, допринасящи за тези подобрения, и CERN в качеството на лаборатория домакин.

За проекта „Фаза II на надстройки“ Сътрудничеството е създало Общ фонд за покриване на инфраструктурните разходи, които Сътрудничеството се е съгласило да поеме за своя обща сметка.

___

1 Меморандум за разбирателство за сътрудничество в изграждането на CMS детектора RRB CMS-D 98-31.

2 Меморандум за разбирателство за поддръжка и експлоатация в изграждането на CMS детектора CERN-RRB-2002-033/2007.

Договорено е следното: Член 1: Цел

1.1. Целта на настоящото Допълнително споразумение и Анексите към него е да се определят правилата за управляване на вноските и изпълнението на Общия фонд в съответствие с Меморандума за разбирателство за изграждане заедно с неговите изменения и допълнения.

1.2. Всички Анекси са неразделна част от настоящото Допълнително споразумение.

Член 2: Страните

2.1. Страните по настоящото Допълнително споразумение са всички институти, които са членове на Сътрудничеството (наричани по-долу „институтите“), и техните финансиращи агенции, и CERN като лаборатория домакин. Актуалният списък на институтите е изложен в Анекс 1, а актуалният списък на агенциите по финансирането е указан в Анекс 2.

Член 3: Срок на валидност на Допълнителното споразумение

3.1. Настоящото Допълнително споразумение влиза в сила от датата на неговото подписване и остава валидно до стартирането на HL-LHC след продължително спиране 3.

3.2. Всеки институт и неговата съответна агенция за финансиране, който се присъединява към Сътрудничеството след подписването на настоящото Допълнително споразумение, следва да приеме действащите споразумения и от него ще се очаква да направи подходяща вноска в Общия фонд, както ще бъде определено в съответен Анекс към настоящото Допълнително споразумение.

Член 4: Вноски към Общия фонд

4.1. В Анекс 3 са изброени компонентите на общите позиции заедно с прогнозната им стойност.

4.2. Общият фонд за Фаза II на надстрояване е създаден на ниво от 25'000'000 CHF (двадесет и пет милиона швейцарски франка).

4.3. Вноските в Общия фонд ще се извършват чрез парични плащания по специална сметка в CERN или чрез еквивалентна апортна вноска към изискваните компоненти по съгласие с ръководството на CMS. Този Фонд за Фаза II на надстрояване ще бъде ръководен и управляван от ресурсния мениджър на CMS заедно с техническия координатор на CMS, които ще бъдат консултирани от ръководството на CMS.

4.4. Задълженията на агенциите за финансиране и съответните им институти към Общия фонд на „Фаза II“ са следните: 4.4.1. За настоящите членове на Сътрудничеството за CMS Фаза II на надстрояване Общият фонд ще бъде разпределен в съответствие с принципа, определен в Член 9.2 от Меморандума за разбирателство за поддръжка и експлоатация (CERN-RRB-2002-033/2007), в който се посочва, че разпределението е пропорционално на броя на физиците автори – доктори на науките, подкрепяни от всяка агенция за финансиране. Действителното разпределение в процентно изражение съответства на определеното по бюджета за поддръжка и експлоатация (M&O-A) за 2015 г. и е указано в Анекс 4.

4.4.2. От всяка агенция за финансиране и нейните съответни институти, които не са включени в списъка, изложен в Анекс 4 (поради това, че не са включени в разпределението на бюджета за поддръжка и експлоатация към момента на съставяне на списъка през м. септември 2015 г. с оглед присъединяването им към Сътрудничеството след тази дата), също се очаква да направи парична вноска в Общия фонд. Този принос най-малкото би трябвало ъдеда бъде на ниво, съответстващо на най-ниската вноска в Общия фонд на всеки настоящ член на Сътрудничеството за CMS, което съответства на приблизително 36 000 CHF (тридесет и шест хиляди швейцарски франка). Действителното ниво на такъв принос би трябвало седа се договори поотделно с всяка нова агенция за финансиране с оглед спазването на принципа, определен в Член 4.4.1 (т.е. установяване на ниво на принос, съответстващо на предвидения брой поддържани физици автори – доктори на науките).

4.5. Тъй като по-голямата част от финансовите ангажименти към Общия фонд са за периода 2018 – 2026 г., пълните плащания, дължими за Фаза II на надстройване в Общия фонд, трябва да бъдат направени през този период.

4.6. Плащанията в Общия фонд могат да се извършват на една вноска при стартирането на Проекта на Фаза II или да бъдат направени в по-дълъг период, според договореното между ръководството на CMS и съответната агенция за финансиране, с акцент върху полагането на всички усилия за събиране на вноските на ранен етап от Проекта за Фаза II на надстройка.

4.7. Всички разходи от Общия фонд за Фаза II на надстройване ще бъдат докладвани пред Съветите по ревизиране на ресурсите (RRB).

Европейската организация за ядрени изследвания (CERN) и

Министерството на образованието и науката, София, България, заявяват, че са съгласни с настоящото Допълнително споразумение към Меморандума за разбирателство за Сътрудничество в изграждането на CMS детектора.

АНЕКС 1: Списък на институти и лица за контакт

АНЕКС 2: Списък на финансиращи агенции и представители

АНЕКС 3: Компоненти на общите позиции

АНЕКС 4: Разпределение на Общия фонд за Фаза II на надстройване

АНЕКС 5: Обобщение на основните категории по общите позиции

9.1. Магнитна енергия и криогеника

С перспективата, че работите ще продължат поне още 20 години, със същите изисквания за изпълнение, се налагат няколко изменения, за да се гарантира надеждността на магнитната система, с конкретната цел да се избегне сериозно прекъсване и минимизиране на циклите „включване-изключване“ на магнита. Основният фокус на Фаза II е добавянето на охладен тиристор на свободното колело, което гарантира работата на магнита, предпазвайки го при краткосрочни неизправности на преобразувателя на мощността и системата за управление, необходими за включване на резервиращите хелиеви компресори (инсталирани във Фаза I на надграждане), без да се налага спиране на криогенната инсталация.

9.2. Лъчева тръба

Съществуващата лъчева тръба трябва да бъде изцяло подменена в LS2 при подготовката на Фаза II на надграждане. Подмяната на всички части от неръждаема стомана ще намали активирането и дозата на облъчване на персонала в началото на LS3. Централната берилиева секция също трябва да бъде подменена, за да бъде съвместима с геометрията на Фаза II на Системата за проследяване (Tracking system). В резултат на тези промени и очакваното изпълнение на Големия адронен ускорител (LHC) се налагат също така различни промени във вакуумната система, поддържащите структури и защитните обшивки съгласно различните сценарии на експлоатация и поддръжка.

9.3 Подземна инфраструктура

Необходими са структурни изменения на подземните пространства за разполагане на обслужващите и отчитащите елементи (например охлаждащи инсталации, стелажи) за подсистемите от Фаза II. Един втори кран в експерименталното пространство ще позволи едновременна работа в двата края на детектора, което е необходимо за изпълнение на графиците за надстройка по време на дългите прекъсвания на Големия адронен ускорител (LHC) LS2 и LS3. Едновременен достъп по потока до много области на детектора за изпълнение на работите по надграждането се осигурява от различни устройства за достъп (платформи, асансьори и скелета).

9.4. Обслужване на детектора

В сравнение със съществуващите системи детекторите от Фаза II изискват увеличение на подаваната електроенергия и като цяло работят при по-ниски температури. Стратегията на тяхното охлаждане включва промяна в парадигмата, с премахване на флуоровъглеродите и водата със стайна температура. Вместо това се въвеждат голямомащабни системи с изпарение на CO2 и зависимост от вода, охладена под точката на оросяване на помещаващото пространство. Необходимо е да бъдат направени съществени промени в първичното захранване с електроенергия и подаваното охлаждане, както и в разпределението на захранването за експеримента.

9.5. Системи за отваряне/затваряне

Ефективната логистика за отваряне и затваряне на експеримента (придвижване на обекти с тегло 300 t – 1500 t) е ключова предпоставка при планирането на LS2 и LS3. Съществуващата система, базирана на кабели и кабелни жакове, ще бъде заменена с хидравлична система, включваща синхронизирани телескопични жакове, изработени по поръчка. Това би трябвалдо ведеда доведе до по-бързи, по-точни промени в логистичната конфигурация, която би трябвалмо жеда може да се оперира от по-малък екип техници специалисти по тежка механика. По подобен начин системите за отваряне и затваряне на тежките врати на защитната обшивка и 2000-тонните капаци над шахтите ще бъдат заменени с по-модерни и прецизни системи за намаляване на времето за достъп при краткосрочни спирания.

9.6. Оборудване за тежки инсталации

Концепцията за Фаза II, Логистично надграждане на детектора, е в съответствие с дългогодишната философия на CMS за предварително сглобяване и тестване на големите елементи на детектора в наземните лаборатории P5 и след това, с помощта на нови технически прийоми за повдигане и прехвърляне, за прехвърлянето им в подземните експериментални пространства. Необходимите техники за вдигане и спускане на тежки елементи и задачите във връзка с тях естествено са част от общия проект. При Фаза II основното предизвикателство е замяната на двата 250-тонни крайни капака. Съществуващите блокове ще бъдат разделени върху транспортни платформи с балансьори като единични части, които ще бъдат съответно транспортирани под шахти PX56 и PM54, повдигнати до повърхността и през покривите на съответните надшахтни сгради с платформи, като за целта ще бъде използван мобилен тежкотоварен кран. Частите ще бъдат оставени на съхранение за извеждането им от експлоатация и евентуален демонтаж. Чрез същия процес в обратен ред ще бъдат монтирани крайните капаци за Фаза II, които ще бъдат сглобени в наземната сграда върху специални накланящи се маси, които представляват част от тежкото оборудване.

9.7. Устройства за изпитване

За да се подготвят детекторите от Фаза II за работа, от основно значение са подходящо адаптираните съоръжения, използващи лъчи, съоръженията за облъчване или космически лъчи. По същия начин жизненоважни са изпитателните легла за реалистични електронни симулации, които дублират в Prevessin Hall 904 работната среда на CMS, без да влияят на провеждащия се експеримент.

9.8. Наземни съоръжения

Почти всички проекти за Фаза II на надграждане, с изключение на системата за проследяване (the Tracker) (но включително пиксела), разчитат на нови съоръжения за монтаж и изпитания, които ще бъдат инсталирани на площадка P5 на LHC. Тези лаборатории се предоставят в съществуващата (и вече частично оборудвана) монтажна сграда SX5, като са целта ще бъдат преместени работилници, сервизни зони за поддръжка, складове за кабелни материали и складове за инструменти в нова съседна сграда SXA5. Освен това ще бъдат предоставени значителни по площ сгради за временно съхранение по време на дългите прекъсвания на LHC (LS2, LS3). За SXA5 CERN осигуряват изграждането на корпус, а Общият фонд на CMS поема всички специфични вътрешни фитинги и услуги.

9.9. Системи за безопасност и защита от радиация

Безопасността на персонала и защитата на инсталирания детектор са от първостепенно значение. Свързаните с лъча условия, произведен от HL-LHC, изискват съществени подобрения на защитата на персонала и съоръженията за обезопасяване на лъча, докато остатъчната активация на съществуващия детектор по време на надграждането изисква значително увеличаване на усилията, при симулациите на радиация, управлението на радиоактивната защита, обучението, за свеждане до минимум на облъчването на персонала и осигуряването на провизии за извеждането от експлоатация и демонтажа. За адаптиране към предизвикателствата на Фаза II освен това е необходимо разширение на съществуващите системи за дистанционно наблюдение и дистанционно управление. Системите за безопасност на детектора трябва да бъдат актуализирани и пригодени към новите технологии на Фаза II.

9.10. Интеграция на електрониката

Екипът по интегриране на електрониката в групата за Техническа координация трябва да осигури кохерентност на системите за ел. захранване, отчитане и задействане, апаратно-програмно обезпечение, управление, избор на кабели и конектори и маршрутизиране на услугите. Те също са натоварени със задачи за идентифициране и изпълнение на общи решения, както и надзор на инсталирането и гладкото функциониране на различните свързани изпитателни съоръжения. CERN се нуждаят от опитни електронни и електроинженери и техници с управленски и надзорни способности за целия срок на надграждането, които ще подсилят съществуващия екип.

Направени са целесъобразни оценки въз основа на предишен опит на това дългосрочно участие, което може да бъде осигурено от персонала на Сътрудничеството.

9.11. Инженерна интеграция

Екипът по инженерна интеграция ще изпълнява решаваща част от задачата за Техническа координация, която трябва да гарантира, че части от експеримента, включително обслужващото и допълнителното оборудване, са цялостно свързани в системата (механика, термичен баланс и пр.), за да се създаде научен инструмент, работещ съгласно изискванията. Фаза II е едно комплексно надстройване с няколко напълно нови системи и технологии, които следва да бъдат интегрирани, като се спазват ограниченията, предвидени от непроменените характеристики на експеримента. Ефективната инженерна интеграция ще зависи от силния централен екип на CERN (частично съставен от дългосрочни посетители от сътрудничещи институти), който ще работи в Центъра за инженерна интеграция, което улеснява приноса на инженери и проектанти от институтите, участващи в Сътрудничеството. Бяха направени целесъобразни оценки на усилията на базата на предишен опит, които могат да бъдат предоставени от персонала на Сътрудничеството.

9.12. Подкрепа чрез договори

Както и по време на строителството, експлоатацията и поддръжката на CMS, техническият екип за Фаза II ще включва за изпълнението на значителна част от работите платени изпълнители (напр. транспорт, обслужване на място) или по конкретни договори (напр. тръбопроводи, специални скелета, малки механични работи).

9.13. Общи задачи по инсталирането/монтажа Въз основа на дългогодишен опит в строителството и вече завършени работи по надграждане прецизното отстраняване и инсталиране на обслужващи елементи (кабели, влакна, тръбопроводи), било то специфични или общи, ще бъдат поверени на централни екипи от технически експерти, познаващи добре детектора. Тези екипи подготвят също така достъпа до специфични работни зони за специализираните екипи, работещи по под-детекторите, от Институти или специализирани групи на CERN, които идват в CMS за изпълнението на добре дефинирани интервенции в определено време. (Такива интервенции независимо дали за поддръжка, или надстройка съставляват по-голямата част от пакетните работи в период на изключване.) Самите централни екипи се състоят главно от персонал на институт, участващ в Сътрудничеството, изцяло интегриран в структурата на Техническия екип по координацията, който е отделен от CERN за продължителни периоди (обикновено с пълната продължителност на изключването или за по-дълго време). Фаза II на надграждане изисква изпълнението на две извънредно сложни задачи: отстраняване и реинтеграция. Едната задача включва повторно окабеляване на централното ролково колело (YBO), свързано с подмяната на проследяващото устройство (the Tracker) и основна ревизия на барабанния електромагнитен калориметър (Barel Electromagnetic Calorimeter). Другата подобна основна задача произтича от пълната замяна на крайните капаци на калориметъра, което изисква прекъсване на кабелите и повторно свързване на кабелите на двата диска (YE1) на крайните капаци – работа от същия вид както сервизното преработване на YBO. Като референция за оценката на разходите беше отбелязано, че по време на изграждането през 2006 – 2008 г. (по-проста инсталация поради отсъствието на вакуумизиран изолиран охладителен контур) количеството работи, свързани с инсталирането само на YBО, беше приблизително 60 000 FTE часа.