Il CERN e le sue infrastrutture - confindustria.piemonte.it · Il CERN e le sue infrastrutture...

Il CERN e le sue infrastrutture

Roberto Saban

Dipartimento Engineering

CERN

RICERCA E TECNOLOGIA DI FRONTIERA

Torino, 31 Marzo 2014

il quadruplice ruolo

31 Marzo 2014 Roberto Saban - CERN

Il CERN 1. Organizza la cooperazione internazionale nella ricerca,

2. Incoraggia i contatti fra ricercatori e gli scambi con altri laboratori/istituti nazionali ed internazionali.

3. Diffonde l’informazione pubblicando i risultati e organizzando il trasferimento di tecnologia verso l’industria

4. Dispensa una formazione specializzata ai ricercatori tramite programmi di formazione a tutti i livelli.

Collaborazione internazionale Ricerca

Sviluppi tecnologici Educazione

2

gli acceleratori al CERN

31 Marzo 2014 Roberto Saban - CERN 3

LHC


LHC

4

LHC Run 1: 2010-2013


2012 : un anno memorabile


Long Shutdown 1

7 31 Marzo 2014 Roberto Saban - CERN

F M A M J J A S O N D J F J F M A M J J A S O N D

2013 2014 2015

M A

beam to beam

available for works

Physics Beam commissioning Shutdown Tests

Long Shutdown 1

Il giustificazione principale di questa pausa dell’operazione dell’LHC è la riparazione delle inter-connessioni dei magneti superconduttori principali

Però risponde anche alla necessità di manutenzione di numerosi impianti rimasti in operazione per diversi anni, di nuovi progetti, di installazione e sostituzione di cavi ed altre riparazioni in tutto il complesso degli acceleratori e degli esperimenti.


4 TeV per fascio a 6.5 – 7 TeV

l’organizzazione


engineering


• Infrastrutture

• Engineering

• Coordinazione

• Componenti per gli acceleratori

10

Raffreddamento & Ventilazione Sistemi idraulici raffreddamento ad acqua

(acceleratori, zone sperimentali, centri di calcolo, laboratori …);

distribuzione acqua potabile e rete antincendio;

sistemi pompaggio acque di scarico.

Impianti di ventilazione, condizionamento delle aree sotterranee e degli edifici.

Impianti di distribuzione aria compressa.

Impianti di raffreddamento specifici per rivelatori nelle zone sperimentali.


Chillers, pompe, scambiatori, valvole, tubazioni.

Processo, Supervisione, Automazione, Sonde, strumentazione Quadri elettrici, cavi,

motori….

Impianti di raffreddamento

Consumo di una città di 45’000

abitanti 10% consumo del

Cantone di Ginevra

22 Torri di raffreddamento (450 MW)

35 Stazioni di acqua ghiacciata 6-12oC (73 MW)

150 Stazioni di raffreddamento (acqua industriale, demineralizzata, C3F8, C4F10, C6F14)

800 km Tubazioni

5'400 m3/h Rete di distribuzione acqua : 3 stazioni


Impianti ventilazione & distribuzione fluidi


Ventilazione, condizionamento, riscaldamento

1’500 unità, da 2’000 a 120’000 m3/h per unità

Antincendio 800 punti

Aria compressa 14 stazioni, rete distribuzione 200 km

Produzione acqua demineralizzata

20 m3/h - 0.1 μS/cm

Eurotunnel 50 km, 540’000 m3/h

LHC 27 km, 290’000 m3/h

13

Raffreddamento dei rivelatori

Uso di perfluorocarburi (C3F8, C4F10, C6F14), CO2

Parti metalliche: inox

Parti in plastica: EPDM, UHMWPE, Vespel, PCTFE.....

Contaminazione circuito

compressori e pompe “oil-free”, cuscinetti magnetici, filtri.

Fughe fluido

Fuga singoli componenti: 10-7 o 10-8 mbar/l s

Saldature controllate 100% a raggi X

Flange UHV, o-rings metallici.

Temperature -30 / 80 °C

Pressioni 0.2 / 90 bar


Raffreddamento & Ventilazione

Potenza [MW]

Portata [m3/h]

Temperatura [°C]

Pressioni [bar]

Numero di circuiti

Acqua demineralizzata

0.2 – 5 20 - 400 25 - 35 13 3

Acqua ghiacciata

0.1 - 2 15 - 70 6 - 12 5 3


Raffreddamento

Potenza [kW]

Portata [m3/h]

50 - 500 40’000

Ventilazione

Impianti tipici

La distribuzione di energia elettrica


Consumo annuo 1.2 TWh

Potenza istantanea max 200 MW

16

Cantieri


Il rinnovo dei cavi dell’SPS

Distribuzione(3.3/18/66 kV)

Controlli

Per un totale di 90 km in trincee di 7 km

Costo

17 MCHF

6 FTE

17

Distribuzione di energia elettrica

Cantieri


Nuova sottostazione elettrica

Alimentazione ridondante del centro di controllo degli acceleratori

Costo

~ 6 MCHF

8 FTE

18 kV

3.3 kV assicurato

400 V

18


Cantieri


Ridondanza della rete di trasporto 66 kV

Una piccola sottostazione nuova

Il rinnovo di un sottostazione esistente

MEH59 - Outdoor 66 kV

19


Progetti


Consolidazione della protezione della rete di trasporto 66 kV

Ridondanza delle reti 66 et 18 kV Rinnovo della sottostazione BE

20




Forniture tipiche

Produzione, installazione, collaudo e manutenzione di

Unità di produzione e distribuzione su batterie di 48 V dc per i sistemi di controllo delle reti elettriche

Gruppi statici di continuità (UPS) 400V, da 10 a 200 kVA

Sottostazioni elettriche chiavi in mano

Produzione di

Trasformatori in resina 18/0.4 kV, 18/3.3 kV, 3.3/0.4 kV da 400 a 8000 kVA

Cavi alta tensione 24, 72 kV

Cavi raffreddati ad acqua

Fibre ottiche single- e multi-mode



Servizi tipici

Installazioni di

cavi di distribuzione, raffreddati ad acqua e di controllo

fibre

quadri elettrici

Manutenzione di

quadri elettrici alta e bassa tensione

automatismi di riconfigurazione della rete

gruppi statici di continuità

generatori diesel

Trasporti Gestione completa di tutta la

catena logistica (mezzi, e personale) per rispondere a qualsiasi bisogno di trasporto e movimentazione propria al CERN.

Dallo studio all’acquisto del mezzo, alla sua utilizzazione, manutenzione e gestione fine vita.


Transporti durante LS1


0

20

40

60

80

100

120

gen-13 feb-13 mar-13 apr-13 mag-13 giu-13 lug-13 ago-13 set-13 ott-13 nov-13 dic-13

Personnel Deployed

Weight [kt]

LHC Magnets, SPS BA1

Courtesy Caterina Bertone

Veicoli industriali

30 carrelli elevatori diesel e 150 elettrici

100 piattaforme semoventi aeree

1000 macchine per manutenzione manuale

60 veicoli speciali per il trasporto dei magneti dei vari acceletatori

180 trattori elettrici

TOTALE : 1500 macchine (Valore 25 M€)


Trasporti


342 carriponte + 450 paranchi + 2000 bilancini Valore totale 82 M€

Il treno per la tele ispezione in azione nel tunnel LHC.

Gruppo motoriduttore dell’ascensore PM45 (100 m)

Tre contratti recenti con una grande ditta italiana per il rinnovo (4) e la sostituzione (50+5) di carriponte per un totale di 3.2 M €

26

Trasporti


Impianti e attrezzi tipici Carriponte

Ascensori [merci & persone]

Elevatori a forca (forklift)

Scartamento fino a 60 m

Portata 0.5-180 t

Altezza fino a 150 m

Fermate 2 - 8

Portata 0.320 a 25 t

Altezza fino a 150 m

Propulsione Diesel o batterie elettriche

Portata 0.5 a 20 t

Ingegneria Meccanica e Materiali

Fornire alla comunità CERN – acceleratori e rivelatori - soluzioni di ingegneria combinando progetto meccanico, fabbricazione e scienza dei materiali.


Mandato

Inermet : comparison Autodyn (SPH) between simulation and experiment



Engineering & Progettazione

Fabbricazione

Materiali & Metrologia

Ufficio Studi interno, 40 progettisti

CATIA / SmarTeam, ANSYS

Laboratorio di misure meccaniche

4000 m2 di officine interne, 50 tecnici (Staff e

Industrial Support): lavorazioni CNC, lamiera

& saldatura, electron beam & laser, brasatura

sotto vuoto

Servizio di subcontracting

Supporto materiali, analisi & metallurgia:

microscopia, prove meccaniche

Controlli NDT: US, radiografia, tomografia

350 m2 di laboratorio di metrologia interna:

CMM

Attività



Fatturato

2010 2011 2012 2013

Ufficio studi e progettazione 2.4 2.7 3.1 2.8

Subcontracting 3.8 5.9 7.0 7.9

Fabbricazione 2.6 3.5 4.3 5.7

8.8 12.1 14.4 16.4

!


Ingegneria Meccanica e Materiali Tipologia dei lavori di subcontracting

Settore Prodotti principali Tecnologie

UHV-XHV (Vacuum)

Camere vuoto Flange per UHV (CF)

TiG welding; EB welding (saldatura fascio elettroni); Brasatura (sottovuoto)

UHV-XHV (Vacuum)

Soffietti TiG welding; EB welding;

Ceramica Aluminium Oxide, Zirconium Oxide, Silicon Carbide, Silicon Nitride

Lavorazioni meccaniche Trattamenti superficiali

1/2


Ingegneria Meccanica e Materiali Tipologia dei lavori di subcontracting

Settore Prodotti principali Tecnologie

Lavorazioni meccaniche generali

Telai (acciai al carbonio, acciai inossidabili, superleghe di nickel, leghe di alluminio)

Saldatura (lunghezza almeno 3 metri) Fresatura Verniciatura

Lavorazioni meccaniche di precisione (+/- 0.02)

Componentistica meccanica (acciai al carbonio, acciai inossidabili, superleghe di Nickel, leghe di alluminio)

Fresatura, Tornitura, Rettifica (500x500x500mm)

Lavorazione lamiera Taglio (laser, water, plasma) Saldatura Piegatura

Lavorazioni meccaniche

Materiali esotici (tantalum, tungsten, molybdenum, carbon)

Fresatura, Tornitura, Rettifica

2/2

Contratti

1. Nuovi impianti, modifiche (upgrade, ristrutturazione) impianti esistenti

progettazione di dettaglio, fornitura materiale, installazione, test, start up, redazione dossier tecnico

2. Modifica parziale di impianti (ampliamenti, nouve utenze..)

fornitura materiale, installazione, test, redazione dossier tecnico.

3. Fornitura materiale, pezzi ricambio, componenti specifici


Contratti


0

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

2010 2011 2012 2013 2014

M C

HF

Servizi Forniture

Run 1 LS1

30 fb-1

Il medio e il lungo termine


in programma


Operazione

Manutenzione

Consolidazioni

Ricerca & Sviluppo

Upgrade

Scoperte Invenzioni Spin-off

36

Il CERN e le sue infrastrutture - confindustria.piemonte.it · Il CERN e le sue infrastrutture...

Documents

Transcript of Il CERN e le sue infrastrutture - confindustria.piemonte.it · Il CERN e le sue infrastrutture...