Verdeelborden voor het CERN

Onze verdeelborden zijn binnenkort getuige van een oerknal. Twee ionenstralen zullen op elkaar inslaan met een snelheid die grenst aan die van het licht. Die knal genereert zoveel data dat wetenschappers en datacenters van wereldniveau er jaren zoet mee zijn. Onze verdeelborden voorzien die datacenters van de nodige stroom om die ionen-explosie datagewijs te verwerken. Welkom in het CERN.

Uit welke bouwstenen zijn onze aarde en de melkweg opgebouwd? Waaruit bestaat het universum? Die vragen worden beantwoord op de grens tussen Zwitserland en Frankrijk, in de stad Meyrin. Nu ja, niet in die stad, maar honderd meter eronder. Daar bevindt zich het CERN, de Europese organisatie die elementaire deeltjes onderzoekt: de kleinste bouwstenen in ons universum.

Op die diepte bevindt zich een 27 kilometer lange ringvormige tunnel. Met in dat tunnelcomplex supergeleidende magneetbanen en de Large Hadron Collider (LHC), de meest krachtige deeltjesversneller ter wereld. Die brengt materiedeeltjes tot aan bijna lichtsnelheid, om ze dan tegen elkaar te laten knallen.

Ramptoeristen

De wetenschappers staan er als ramptoeristen bij om te analyseren hoe die deeltjes uit elkaar spatten. Ze onderzoeken hoe ze zich gedragen onder die extreme omstandigheden. Daarbij worden ze geholpen door reusachtige detectoren.

Twee daarvan zijn de A Large Ion Collider Experiment of kortweg ALICE, en LHCb, waarbij de b staat voor Beauty.

ALICE is een particle detector die als een soort ondergrondse telescoop kijkt naar wat er tijdens de eerste momenten van de oerknal gebeurde. De LHCb focust zich dan weer op het beauty quark, een partikel dat meer informatie bevat over de verschillen tussen materie en antimaterie.

Ook al duurt zo’n ionenknal maar een fractie van een seconde, hij genereert gigantisch veel data. Elke detector bevat namelijk miljoenen sensoren die om de zoveel nanoseconden metingen uitvoeren. En het CERN legt de lat steeds hoger. Daarom is het onderzoekscentrum constant bezig met het verder optimaliseren en uitbreiden van de infrastructuur.

Zo is er voor toekomstige experimenten meer rekenkracht nodig voor de LHCb en ALICE. En dus meer capaciteit voor hun bestaande datacenter.

CERN koos voor een uitbreiding. De keuze viel op het Belgische Automation, specialist in geprefabriceerde datacenter modules. Rekenkracht in plug-and-play, zeg maar. Automation engineert en bouwt die modules hier in België. Bij het CERN is het dan kwestie om ze op hun de definitieve locatie te verankeren en te koppelen aan de detectoren. Een snelle en efficiënte oplossing om meer data op te slaan, te analyseren en aan data mining te doen.

Automation koos op zijn beurt voor onze verdeelborden. “Een unieke kans. Geweldig dat wij als twee Belgische bedrijven mogen meewerken aan de infrastructuur van een onderzoekscentrum op wereldniveau”, begint project manager Chris Rasschaert. “Ons deel was de stroomverdeling naar en in die tien prefab modules. Van het grootste verdeelbord tot en met het kleinste.”

Kabel- en kortsluitberekening

“Voor dit project begon dat met een kabel- en kortsluitberekening. Met zo’n studie bepalen we het type en de dikte van de elektriciteitskabels vanaf de transformator tot en met de eindverbruiker. En de beveiliging. Zo kon Automation alles vóór en ná onze verdeelborden al vooraf bekabelen. En had CERN alles in handen om de datacenters ter plaatse correct aan te sluiten.”

“De opdracht voor LHCb en ALICE waren ongeveer hetzelfde: per project één hoofdunit die verder verdeelt naar de aparte modules. In die hoofdunit komen twee transformatoren binnen, zodat er altijd een back-up is. Per transformator engineerden en bouwden we een hoofdverdeelbord, een Okken van Schneider Electric. Schneider is trouwens een Frans merk. CERN is dus een beetje thuiskomen voor onze borden.”

“Van daaruit gaat het dan verder naar de verdeelborden in de aparte datacenters. Voor elk van de tien datacenters ontwierpen en bouwden wij de verdeelborden. Twintig Prisma-borden in het totaal. In die modules zelf staan onze borden in voor de voeding van de dataracks, nutsvoorzieningen zoals het licht, en de ventilatie. Die laatste is een belangrijke. Elk datacenter moet perfect geconditioneerd zijn om het risico op oververhitting uit te sluiten”, vertelt Chris.

“Het verbruik van die ventilatoren is vanop afstand te volgen (smart panels). In elke hoofdunit bouwden we vermogensschakelaars met meting in. Die lezen het verbruik van elke aparte module in en geven die gegevens dan door.”

“We zorgden ten slotte ook voor een PLC met sequentiële schakeling”, besluit Chris. “Stel dat alle stroom even uitvalt. Als alle dataracks daarna allemaal tegelijk weer onder spanning komen… dat is een stroompiek die u wilt vermijden. Onze PLC sluit dat scenario uit. Hij schakelt alles stap per stap weer in.”

“CERN legt de lat zeer hoog”

Automation is een partner voor dataopslag en het verwerken van productieprocessen. CTO Patrick Collet: “De afdeling Datacenter Facilities, die instaat voor de SAFE’s, heeft als missie ‘Strong by Design’. SAFE staat voor Secure, Autonomous, Flexible en Efficient. Wij vertalen de behoeften van de klant op een innovatieve en energie-efficiënte manier in onze oplossingen. Voor het CERN ligt de lat zeer hoog aangaande kwaliteit, correctheid en innovatie. Dus de eisen die Automation voor zichzelf stelt – maar ook aan de leveranciers – liggen eveneens ongelofelijk hoog. Ook voor de verdeelborden. Zo zijn we bij P&V terechtgekomen, al vele jaren een trouwe partner van Automation. De troeven die P&V ingezet heeft voor deze oplossing zijn: compactheid, flexibiliteit en co-engineering. Dit werd dan ook bewezen in de uitvoering van de SAFE’s.”

De borden

• Transfo’s: 4x 3150KVA.
• Hoofdverdeelborden: 4x 4000A, 6x 1000A vertrek LHCb per transfo en 4x1000A vertrek ALICE per transfo.
• Kortsluitstroom: 63,325 kA per transfo.
• 11 lopende meter Okkenborden en 48 meter lopende meter Prisma P-borden.

Copyright foto’s: Automation en CERN.