Българите в ЦЕРН & Кратък Преглед на Управлението на Ускорителите в CERN

1. Българите в ЦЕРН&Кратък Преглед на Управлението на Ускорителите в CERN CERN, Accelerators and Beams Department Controls Group Зори Захариева CERN High School Teachers Program October 2008 Globe of Science & Innovation at CERN

2. Представяне на лектора • Образование • Магистърска степен Индустриално инженерство – Технически Университет София • Магистърска степен Информационни и Комуникационни Технологии– Софийски Университет Св.Климент Охридски • Професионален опит • 2000 – 2002 AMCI - Advanced Micro Controls Inc. • CERN • 2002 – 2003 EST Division, Information Services Group • 2003 – present AB Department, Controls Group

3. Съдържание • Част 1 – Българите в CERN • България – страна членка на CERN • Българските служители в CERN • Проекти с българско участие • Част 2 – Преглед на управлението на ускорителите

4. България 20 страна член на CERN • CERN основан през 1954г.от 12 европейски страни • България – официален член на CERN през 1999г. проф. Лучано Маяни бивш генерален директор на CERN: "Bulgaria's membership of CERN is another step forward in the unique European collaboration in fundamental physics research. We are delighted to welcome our Bulgarian colleagues to our community."

5. България 20 страна член на CERN България става официална страна член на CERN след като ратифицира Конвенцията за членство в CERN и предава договора на UNESCO на 11 юни 1999г. 113 сесия на Съвета за управление на CERN (CERN Council) – българското знаме е издигнато до знамената на останалите 19 страни членки

6. България и CERN Официални посещения на представители на българското правителство в CERN– подкрепа на България за изследователската дейност в CERN Декември 2007 – посещение на българския зам. Министър председател и министър на Науката и Образованието г-н. Д.Велчев

7. Българите в CERN Статутът на страна член на CERN дава възможност на българи да работят в CERN и да дадът своя принос в изследователските дейности на CERN Служители на CERN (staff) Млади специалистив CERN (fellows) Участници по проекти изпратени от български университети и научни институти да участват в програми за обучение Technical students Summer students Doctorial students High School Teachers Programme

8. Българите работещи в CERN– физици, инженери, софтуерни специалисти и работещи по безопасността AB /Accelerators and Beams/ AT /Accelerators Technology/ IT /Information Technology/ PH /Physics/ departments DSU /Directorate Services/ unit SC /Safety Commission/ 2008 статистика Служители на CERN - 8 Млади специалистив CERN- 2 Technical students - 5 Summer students - 2 Участници по проекти изпратени от български университети и научни институти - над 50 Българите в CERN

9. Дългогодишно сътрудничество започнало през 70те и 80те години на 20в. Физика, сътрудничество започнало през 1975г.-NA4: Институт за ядрени изследвания и ядрена енергетика, Българска академия на науките http://www.inrne.bas.bg/ Факултет по физика,Софийски Университет Св.Климент Охридскиhttp://www.phys.uni-sofia.bg/ Инженерни проблеми, сътрудничество започнало през 1987г – L3: Централна Лаборатория по Мехатроника и Проборостроене, Българска Академия на Наукитеhttp://www.clmi.bas.bg/ България – колаборатор с CERN

10. България – колаборатор с CERN Предходни сътрудничества DELPHI - DEtector with Lepton, Photon and Hadron Identification on the LEP accelerator L3 – Detector on the LEP accelertor NA48 - CP Violation Experiment on the SPS accelerator

11. Най-голям български принос CMS – Compact Muon Solenoid detector on the LHC accelerator Институт за ядрени изследвания и ядрена енергетика Факултет по физика,Софийски Университет Св.Климент Охридски Централна Лаборатория по Мехатроника и Проборостроене

12. Българско участие HARP (PS214) - The Hadron Production Experiment at the PS accelerator Институт за ядрени изследвания и ядрена енергетика Факултет по физика,Софийски Университет Св.Климент Охридски

13. Българско участие REX-ISOLDE & IS435 - Radioactive beam EXperiment at ISOLDE Институт за ядрени изследвания и ядрена енергетика Факултет по физика,Софийски Университет Св.Климент Охридски

14. Българско участие NA49 - Large Acceptance Hadron Detector for an Investigation of Pb-induced Reactions at the CERN SPS accelerator Институт за ядрени изследвания и ядрена енергетика Факултет по физика,Софийски Университет Св.Климент Охридски

15. Българско участие CHORUS - CERN Hybrid Oscillation Research apparatUS Анализ на взаимодийствието на лъч от мюон - неутрино частици произведен от SPS ускорителя Институт за ядрени изследвания и ядрена енергетика Факултет по физика,Софийски Университет Св.Климент Охридски

16. Българско участие AMS - the Alpha Magnetic Spectrometer Experiment Експеримент за откриване на тъмна материя и антиматерия в космоса Международна Космическа Станция (International Space Station -ISS) Централна Лаборатория по Мехатроника и Проборостроене

17. Част 1 – Българите в CERN Част 2 – Преглед на управлението на ускорителите Ускорителите в CERN Общ център за управление Системи за управление на LHC ускорителя Съдържание

18. CERN – Комплекс от ускорители PS accelerator complex France Switzerland SPS accelerator LHC accelerator Geneva Airport CERN 2nd site (F) CERN Main site (CH)

19. Схема на комплекса от ускорители

20. Допълнителна информация • Основни съставни части на ускорител • Ултракъсовълнови устройства - радиовълнови кухини (RFcavities) • Вакуумни камери • Магнити • Електро трансформатори и захранващи устройства

21. Виртуално посещение

22. Център за управление • Единен център за управление (ССС) на • Всички ускорители • Цялата техническа инфраструктура и криогенни инсталации • Изграден на мястото на центъра за управление на SPS (LEP) ускорителя на територията на френската част на CERN(Prévessin) • Всички ускорители се управляват от CCC от 2006г.

23. The CERN Control Center PS Complex Tech. services + cryoplants LHC SPS

24. The Large Hadron Collider (LHC) Най-мощния инструмент някога създаван за изследване на елементарни частици 27km дълъг, 100m под земята 4подземни каверни съдържащи огромни детектори

25. Виртуално посещение

26. The Large Hadron Collider (LHC) • Приблизително 10 000 магнита • 1232 dipoles, 15мдължина, 8.4 Tesla , 11 700 A • 392 quadrupoles, 5-7м дължина • Енергия в магнитите : 10 GJили 2.5 тона TNT • Работещ при температура малко над абсолютната нула (-271°C) • Лъч с най-високи енергийни нива в света

27. Виртуално посещение http://hands-on-cern.physto.se/ani/acc_lhc_atlas/lhc_atlas.swf

28. Хардуерна инфраструктура на системите за управление Най-горен слой - слой за визоализиране Междинен слой - сървъри Базисен слой Устройства които трябва да се управляват – магнити и др.

29. Базисен слой RT/LynxOS VME Front Ends Linux/LynxOS PC Front Ends cPCI Front Ends PLCs WorldFIP SEGMENT (1, 2.5 MBits/sec) OPTICAL FIBERS FIP/IO PROFIBUS BEAM POSITION MONITORS, BEAM LOSS MONITORS, BEAM INTERLOCKS, RF SYSTEMS, ETC… QUENCH PROTECTION AGENTS, POWER CONVERTERS FUNCTIONS GENERATORS, … ANALOGUE SIGNAL SYSTEM ACTUATORS AND SENSORS CRYOGENICS, VACUUM, ETC… Най-горен слой - слой за визоализиране Междинен слой - сървъри

30. Междинен слой Linux/HP ProLiant APPLICATION SERVERS PVSS/Linux SCADA SERVERS FILE SERVERS DATABSE SERVERS T T T T Най-горен слой TIMING GENERATION Базисен слой

31. Oracle бази данни за всички технически данни (distributed databases) Assets: physical equipment requiring maintenance and traceability Layout: data about the installed equipment Controls Configuration: topology of the addressable devices permitting remote controls of the accelerators Operational Data: run-time parameters/signals set to and read back from the controls systems QA: rules of quality assuranceare implemented across alldatabases Управление на данни в ускорителите mission critical dbs Controls Configuration Layout of the accelerators QA Assets Management Operational Data

32. Common MiddleWare - CMW Съвкупност от протоколи, програмни интерфейси (API) и софтуерни структури за комуникация. Два концептуални модела: Модел за достъп до съоръженията (използвайки CORBA). Модел за предаване на съобщения (използвайки Java Message Service). Междинна среда за комуникация на системите за управление

33. Слой за визоализиране FIXED DISPLAYS CENTRAL OPERATOR CONSOLES LOCAL OPERATOR CONSOLES Междинен слой Базисен слой

34. Софтуерна архитектура за управление на LHC Operator Console 1 Operator Console 2 Operator Console 3 Програмни приложения Програмни приложения Програмни приложения Комплексни правила(Business Logic) Settings, Trim, Optics, Exploitation, References Устройства които трябва да се управляват Бази Данни

35. Визоализиране на сигнали в реално време • Open Analogue Signals Information System (OASIS) • Виртуален осцилоскоп

36. Защита на ускорителите • Алармена система • Система интерлок на захранване • Система интерлок на лъчите • Други

37. Алармена система • Използва се при работа на всички ускорители и на тенническата инфраструктура • Над 150 000 дефиниции на аларми • Предоставя събирането, анализа, разпостранението и архивирането на данни при проблемни ситуации LASER Service Broker CAS alarm Gateway PS alarm Gateway PS alarms Legacy CAS alarms (SPS, TCR, CSAM) LEIR LHC New SPS alarms Alarms Alarms Gateway

38. Система интерлок на захранване IP5 IP6 14 13 14 26 43 15 IP4 IP7 SIEMENS SIEMENS SIEMENS SIEMENS SIEMENS SIEMENS PLCs Control Network IP3 IP8 to Beam Interlock System IP2 IP1 • Система при критични ситуациив LHC • Защита на 1612 електрически вериги и ~ 10000 магнита

39. Система интерлок на лъчите optical fiber loop 10 MHz signal BIC BIC BEAM DUMP CONTROLLERS BIC BIC Pt.5 BIC BIC CMS Pt.4 Pt.6 powering and protection RF Beam Dump Momentum beam loss monitors cleaning BEAM 1 BIC BIC BIC BIC clockwise Pt.3 Pt.7 vacuum BIC BEAM2 BIC BIC BIC Betatron counter- clockwise cleaning access …others.. LHC-B ALICE Pt.8 Pt.2 ATLAS BIC BIC Pt.1 BIC BIC Injection Injection BIC BIC BEAM I BEAM II from SPS from SPS • Система при критични ситуации в LHC

40. Система Post Mortem • Задействане автоматично (когато има интерлок) или ръчно • Не се допуска лъч в LHC, ако PM системата не е готова • Събиране на данни (няколко GB) от • съоражения • QPS, PIC, алармената система и др. • други подадени сигнали (OASIS) • Конзолите на операторите • Анализ • Структурирано сортиране на причини и следствия

41. Сигурност на системите за управление Quis custodiet ipsos custodes? • RBA – Role Based Access – Система за достъп базираща се на определени роли • DIAMOND – Система за постоянно наблюдение на системите за управление – 3000 ‘agents’

42. Сигурност на системите за управление • Компютърна мрежа: специализирана (техническа) мрежа (Technical Network) • Използва се само от системи за управлението на ускорителите и на техническата инфраструктура • Няма директна връзка с външния свят • Има връзка с публичната компютърна мрежа в CERN(the Public Network) • Високоскоростна мрежа (Gigabit backbone)

43. Специализирана (техническа) мрежа (Technical Network) CERN control rooms LHC Local Points Computer Center CC CCC CERN Control Center

44. Техническата инфраструктура • Управление и контрол на цялата техническата инфраструктура в CERN CERN Control Centre Cooling Vacuum Safety Systems Access Control Electricity

45. Техническатаинфраструктура

46. b. frammery -10.10.2005 46 CERN – AB Department

47. Българска учителска програма,ЦЕРН, 12 – 18 Октомври, 2008г. Bulgarian Teacher Programme,CERN, 12 – 18 Оctober, 2008 Проект и реализация Project and Realisation Европейска организацияза ядрени изследвания Институт за ядрени изследвания и ядрена енергетика, Българска академия на науките Общество на учителите новатори в България Съюз на физиците в България – клон Варна РИО – Варна Община Варна European Organizationfor Nuclear Research Institute for Nuclear Research andNuclear Energy, Bulgarian Academy of Sciences Society of Innovative Teachersin Bulgaria Bulgarian Union of Physicists – branch Varna Regional Educational Inspectorate – Varna Varna Municipality

48. Въпроси Zornitsa.Zaharieva@cern.ch

49. Източници на информация 1. CERN: http://cern.ch 2. HR Department and recruitment (staff, fellows, students): https://hr-dept.web.cern.ch/hr-dept/ 3. CMS experiment: http://cms.cern.ch/ 4. HARP experiment: http://harp.web.cern.ch/harp/ 5. REX-ISOLDE: http://isolde.web.cern.ch/ISOLDE/ 6. NA49: http://na49info.web.cern.ch/na49info/ 7. CHORUS: http://choruswww.cern.ch/ 8. AMS: http://ams.cern.ch/ 8. LHC:http://lhc-machine-outreach.web.cern.ch/lhc-machine-outreach/ https://lhc2008.web.cern.ch/LHC2008/ http://lhc.web.cern.ch/lhc/ 9. LHC Design report: http://ab-div.web.cern.ch/ab-div/Publications/LHC-DesignReport.html 10. Accelerators and Beams Department: http://ab-div.web.cern.ch/ab-div/

50. Посещение на ССС