Il CERN e le sue infrastrutture Roberto Saban Dipartimento Engineering CERN RICERCA E TECNOLOGIA DI...

Il CERN e le sue infrastrutture

Roberto SabanDipartimento Engineering

CERN

RICERCA E TECNOLOGIA DI FRONTIERA

Torino, 31 Marzo 2014

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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

3

gli acceleratori al CERN


4

LHC


LHC

5

LHC Run 1: 2010-2013


6

2012 : un anno memorabile


7Roberto Saban - CERN

Long Shutdown 1

31 Marzo 2014

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

2013 2014 2015

M A

LHC

SPS

PS

PS Booster

beam to beam

available for works

PhysicsBeam commissioningShutdownTests


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.

31 Marzo 2014

4 TeV per fascio a 6.5 – 7 TeV

1

2

9

l’organizzazione


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engineering


• Infrastrutture• Engineering• Coordinazione• Componenti per

gli acceleratori

11

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….

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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


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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 S/cmμ

Eurotunnel 50 km, 540’000 m3/h

LHC 27 km, 290’000 m3/h

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Raffreddamento dei rivelatori

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

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

Contaminazione circuitocompressori e pompe “oil-free”, cuscinetti

magnetici, filtri.

Fughe fluidoFuga 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

31 Marzo 2014

Raffreddamento

Potenza[kW]

Portata [m3/h]

50 - 500 40’000

Ventilazione

Impianti tipici

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La distribuzione di energia elettrica


Consumo annuo 1.2 TWh

Potenza istantanea max 200 MW

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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

Distribuzione di energia elettrica

18

Cantieri


CCC Nuova sottostazione

elettrica

Alimentazione ridondante del centro di controllo degli acceleratori

Costo

~ 6 MCHF

8 FTE18 kV

3.3 kV assicurato

400 V


19

Cantieri


MEH59

ME59

Ridondanza della rete di trasporto 66 kV Una piccola sottostazione nuova Il rinnovo di un sottostazione esistente

MEH59 - Outdoor 66 kV


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Progetti


Consolidazione della protezione della rete di trasporto 66 kV

Ridondanza delle reti 66 et 18 kV Rinnovo della sottostazione BE


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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

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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

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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.


Roberto Saban - CERN EN General Meeting - 24

Transporti durante LS1

31 Marzo 2014

Jan-13 Feb-13 Mar-13 Apr-13 May-13 Jun-13 Jul-13 Aug-13 Sep-13 Oct-13 Nov-13 Dec-130

20

40

60

80

100

120

Personnel Deployed

Weight [kt]

LHC Magnets, SPS BA1

Courtesy Caterina Bertone

25

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€)


26

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 €


Trasporti

31 Marzo 2014

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.

31 Marzo 2014

Mandato

Inermet : comparison Autodyn (SPH) between simulation and experiment



31 Marzo 2014

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



31 Marzo 2014

Fatturato

2010 2011 2012 2013Ufficio studi e progettazione 2.4 2.7 3.1 2.8Subcontracting 3.8 5.9 7.0 7.9Fabbricazione 2.6 3.5 4.3 5.7

8.8 12.1 14.4 16.4

!

31Roberto Saban - CERN31 Marzo 2014

Ingegneria Meccanica e MaterialiTipologia dei lavori di subcontracting

Settore Prodotti principali Tecnologie

UHV-XHV(Vacuum)

Camere vuotoFlange 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 meccanicheTrattamenti superficiali

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32Roberto Saban - CERN31 Marzo 2014

Ingegneria Meccanica e MaterialiTipologia dei lavori di subcontracting

Settore Prodotti principali TecnologieLavorazioni meccaniche generali

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

Saldatura (lunghezza almeno 3 metri)FresaturaVerniciatura

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)SaldaturaPiegatura

Lavorazioni meccaniche

Materiali esotici (tantalum, tungsten, molybdenum, carbon)

Fresatura, Tornitura, Rettifica

2/2

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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

31 Marzo 2014

2010 2011 2012 2013 20140

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50Servizi Forniture

M C

HF

Run 1 LS1

30 fb-1


Il medio e il lungo termine

31 Marzo 2014

36

in programma


Operazione Manutenzione Consolidazioni Ricerca & Sviluppo Upgrade

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