INFORMAZIONI GENERALI - ac.infn.it · Roncolato Carlo SI Preparazione e caratterizzazione di...

INFORMAZIONI GENERALIAcceleratori - nuove tecnologie di costruzione Cavità Superconduttrici

LNL, DESY ,CERN ,TJNAF, KEK ,CORNELL UNIVERSITY

Progetto Speciale Nuove Tecniche di Accelerazione

TTF

Superconduttività in radio frequenza.Studio di fattibilità di cavità a nove celle senza saldatura, ottenute per tornitura in lastra.

Criostati, radiofrequenza, impianto di pulitura chimica ed elettrochimica di cavità, cleanrooms.

LNL

DESY (protocollo DESY - INFN on April 27, 1999 - Attachment 1 to the agreementbetween INFN - DESY)

1 anno

Linea di ricerca

Laboratorio ovesi raccolgono i dati

Sigla delloesperimento assegnata

dal Laboratorio

Acceleratore usato

Fascio

(sigla e caratteristiche)

Processo fisico studiato

Apparato strumentale utilizzato

Sezioni partecipanti all'esperimento

Istituzioni esterneall'Ente partecipanti

Durata esperimento

Mod. EC. 1

Esperimento Gruppo

Ricercatoreresponsabile locale:

RappresentanteNazionale:

Struttura diappartenenza:

L.N.L.

NTA.CAV 6

NAPOLITANO Marco

NAPOLI

Incarico di RicercaPALMIERI Vincenzo

CodiceISTITUTO NAZIONALE DI FISICA NUCLEAREPreventivo per l'anno 2002

Struttura

[email protected]:[email protected]:

(a cura del responsabile locale)

Posizionenell'I.N.F.N.:

PREVENTIVO LOCALE DI SPESA PER L’ANNO 2002 In kEuro

(a cura del responsabile locale)Mod. EC. 2

L.N.L.

ISTITUTO NAZIONALE DI FISICA NUCLEAREPreventivo per l'anno 2002

Struttura

Codice EsperimentoNTA.CAV

Gruppo6

Resp. loc.: PALMIERI Vincenzo

Mat

eria

leC

onsu

mo

Tra

sp.e

fac

ch.

Spe

seC

alco

lo

Affi

tti e

man

uten

z.ap

pare

cchi

at.

Mat

eria

leIn

vent

aria

bile

Cos

truz

ione

App

arat

i

VOCIDI

SPESA

DESCRIZIONE DELLA SPESA

Via

ggi e

mis

sion

i

Est

ero

Inte

rno

Consorzio Ore CPU Spazio Disco Cassette Altro

Totale

Camera per ricottura a 180C

Accessori criostato

Lavorazioni presso ditte esterne

Lavorazioni tornitura in lastra

Lavorazioni in Germania per tubi.

Note:

Completamento pompaggio ad 1.8K

Lavorazioni stampaggio

Viaggi DESY, CERN, JLAB, KEK.

Lavorazioni fluotornitura

1 conferenza

Tornitura in lastra multicelleAcidi + smaltimento refluiMateriali inerti(Teflon, PVDF, Vetrerie)

IMPORTI

ParzialiTotale

Compet.

A cura del la Comm.ne Scient i f ica Nazionale

10,3

51,6

10,3

5,2

15,5

98,3

100,7

10,3

230,0

5,2

5,2

49,1

7,7

20,7

2,6

20,710,420,7

15,5

(a cura del responsabile locale)All. Mod. EC. 2

L.N.L.


Struttura

ALLEGATO MODELLO EC 2


Gruppo6


In kEuro

Mod. EC. 3

Note:

PREVISIONE DI SPESA: PIANO FINANZIARIO LOCALE

PER GLI ANNI DELLA DURATA DEL PROGETTO


Osservazioni del Direttore del la Struttura in meri to al ladisponibi l i tà di personale e di attrezzature:


L.N.L.

Struttura

Miss. interno

Miss. estero

Mater. di cons.

Trasp.eFacch.

SpeseCalcolo

Affitti emanut.appar.

Mat.inventar.

Costruz.apparati

TOTALECompetenza

5,2 15,5 98,3 100,7 10,3 230,0

TOTALI 15,5 98,3 100,7 10,3 230,0

ANNIFINANZIARI

2002

5,2


Gruppo6


Cognome e Nome

Qualifica

Dipendenti Incarichi

Ruolo Art. 23 Ricerca Assoc.

Affer. al

Gruppo

Numero totale dei Ricercatori


Gruppo

L.N.L.

6


Struttura

COMPOSIZIONE DEL GRUPPO DI RICERCA

RICERCATORI

Cognome e Nome

Qualifica


Ruolo Art. 23 Ass. Tecnol.

TECNOLOGI N N

Ricercatori Full Time Equivalent

Numero totale dei TecnologiTecnologi Full Time Equivalent

Cognome e Nome

Qualifica


Ruolo Art. 15 Collab.tecnica

Assoc.tecnica

TECNICI N

Numero totale dei Tecnici

Tecnici Full Time Equivalent

Per

cent

uale

Per

cent

uale

Per

cent

uale

(a cura del responsabile locale)Mod. EC/EN 7



Gruppo

L.N.L.

6


Struttura

COMPOSIZIONE DEL GRUPPO DI RICERCA (cont.)

SERVIZI TECNICI

Officina Meccanica 121

Annotazioni:

(a cura del responsabile locale)Mod. EC/EN 7a

Denominazione

Cognome e Nome Associazione

LAUREANDI e DOTTORANDI operanti nel gruppo a giugno 2001

Roncolato Carlo SI Preparazione e caratterizzazione di cavità superconduttrici senza saldatura.

Titolo della Tesi

mesi-uomo

Scienza dei MaterialiRelatore/Tutore Keywords

FisicaTesi di: laurea in

Della Ricca Federico SI Nuovi materiali superconduttori applicabili in cavità risonanti.

Relatore/Tutore Keywords

Scienza dei MaterialiTesi di: laurea in

SI


Tesi di: in

SI


Tesi di: in

SI


Tesi di: in

SI


Tesi di: in

SI


Tesi di: in

SI


Tesi di: in


SI


Tesi di: in

saldatura


Gruppo

L.N.L.

6


Struttura

Cognome e Nome

LAUREATI e DOTTORI di RICERCA che hanno conseguito il titolo tra luglio 2000 egiugno 2001

(a cura del responsabile locale)Mod. EC 8(*) TD = tempo determinato TI = tempo indeterminato

SI

Keywords Altro

Ass.INFN

in

Relatore


Titolo della tesi:

Titolo conseguito Sbocco occupazionale (*)

SI

Keywords Altro

inTitolo della tesi:

SI

Keywords Altro


SI

Keywords Altro


SI

Keywords Altro


SI

Keywords Altro


SI

Keywords Altro


SI

Keywords Altro


SI

Keywords Altro


KEYWORDS Descrizione attività locale (a cura del responsabile locale)

Descrizione attività complessiva dell'esperimento (a cura del responsabile nazionale)


Gruppo

L.N.L.

6


Struttura

METALPEBO (PD) Tornitura in lastra cavità

DENOMINAZIONE DESCRIZIONE PRODOTTO O COMMESSA

INTERAZIONI CON LE INDUSTRIE (COMMESSE HIGH TECH)

(a cura del responsabile locale)Mod. EC 9

commessasviluppo

commessa = acquisto di beni ad alta tecnologia

Percentuale del budget( app+ inv+cons)utilizzata per acquistodi beni high tech:

SVILUPPO DI STRUMENTAZIONE INNOVATIVAe ricadute su altri gruppi, sul sistema industriale e su altre disciplineSviluppo nel campo Ricaduta potenziale gia' riscontrata

campo: meccanico

PICCOLI (VE) Tornitura in lastra cavità commessasviluppocampo: meccanico

BRAVO INOX (VI) Stampaggio Tubi Nb commessasviluppocampo: meccanico

M.S.R. Flow Turning Tubi Nb commessasviluppocampo: meccanico

commessasviluppocampo:


PAESE

I

I

I

D

in ambito:

Sviluppo nel campo Ricaduta potenziale gia' riscontrata in ambito:

Sviluppo nel campo Ricaduta potenziale gia' riscontrata in ambito:

%


sviluppo = se l'INFN partecipa allo sviluppo dei beni acquistati

Breve descrizionedello sviluppo e

relativa ricaduta:


relativa ricaduta:


relativa ricaduta:

PROGETTO SPECIALE

“NUOVE TECNICHE DI ACCELERAZIONE PER ELETTRONI”

LABORATORI NAZIONALI DI LEGNARO

Nonostante la specializzazione del laboratorio di superconduttivita’, sia quella dello

sputtering di films sottili superconduttori, l’attivita’ principale degli ultimi anni e’ stata la

ricerca sul metodo di spinning di cavita’ senza saldatura.

Evitando appunto la saldatura all’ Elenctron Beam, la tecnica permette di ridurre i

tempi di fabbricazione:

• al momento una monocella in niobio viene fabbricata in un’ora, una novecelle in

un giorno. Ingegnerizzando ed automatizzando pero’ la procedura, e’ ipotizzabile

la possibilita’ di ridurre ulteriormente i tempi di un fattore 6.

• i costi di fabbricazione del corpo della cavita’ sono minori di quelli prevvisti con

la saldatura EB. In base alle offerte richieste alle ditte in grado di fornire tubi e

occuparsi dello spinning, il costo di 20.000 cavita’ puo’ esser minore di 2,000

DM a cavita’. Non essendo pero’ ancora ingegnerizzato il prodotto, il prezzo

reale puo’ essere ancora rivisto.

• Lo sfrido di materiale e’ minimo, si parte da disco, oppure da tubo, mentre per le

cavita’ senza saldatura si parte da quadro, con uno sfrido di quasi il 25 %.

• Le saldature sono regioni ad alto rischio di inconvenienti: contaminazione,

microcricche, e microcrateri.

Il risultato finora migliore ottenuto su una cavita’ LNL senza saldatura e’ stato un Q0

= 5 e+10 ed un campo accelerante massimo di 38 MV/m ottenuto su una monocella in

niobio. C’e’ da dire comunque che una cavita’ idroformata a DESY ha dato

recentemente un campo massimo accelerante di 42 MV/m ad un Q0 di 2 e+10. Va

comunque tenuto conto che lo spinning comunque e’ applicabile ad una gamma di

frequenze e di forme di cavita’ molto vasta e che una differenza di 4 MV/m dovrebbe

esser facilmente colmabile anche perche’ le cavita’ fabbricate con la nuova tecnica non

sono ancora state misurate. Infatti le nuove cavita’ per spinning sono state fabbricate

applicando tutta l’esperienza sul processo di fabbricazione acquisita finora, ovvero da

tubo, con stampi intermedi, con metodo del floating roller, con abrasione meccanica

superficiale ed elettropulitura.

Collaborazioni Internazionali

Nel 2000 fu siglato un protocollo di collaborazione con DESY, che stabilisce la

costruzione di 25 cavita’ (monocelle, 3-celle e 9-celle) da parte dei LNL e la

caratterizzazione rf da parte di DESY. Allo scopo di avvalersi dell’ aiuto della

collaborazione della comunita’ internazionale coinvolta in TESLA, si e’ proceduto a

costruire ed inviare cavita’ anche in altri laboratori internazionali, quali Jefferson Lab,

KEK, CERN, Orsay, Saclay, FNAL.

Nello schema seguente c’e’ in riepilogo il numero di cavita’ gia’ fabbricate e

quelle ancora da fabbricare destinate ai vari Laboratori della collaborazione.

Laboratorio N.0 di cavita’ inviate N.0 cavita’ in fabbricazione

DESY 10 17

Jefferson Lab 10 8

KEK 6 15

Orsay 4 -

Saclay 2 -

FNAL - 4

CERN 16 10

INFN-GE 3 1

Inoltre siamo stati contattati dalla Cornell University per la costruzione di cavita’

a monocella per il collider a muoni, il gruppo del Prof. Padamsee ha acquistato dall’

INFN due monocella del diametro di oltre mezzo metro fatte per Spinning per un

ammontare di circa 80 ML di Lire. Le cavita’ sono in fabbricazione presso i LNL.

Il distribuire le misure in vari laboratori ha certamente contribuito all’acquisizione

di maggiore esperienza nel processo di fabbricazione. Segue ora in tabella l’elenco

delle misure effettuate in Giappone, negli Stati Uniti ed in Germania delle cavita’

fabbricate dai LNL:

KEK (Saito, Fujino)NOME Materiale Specifiche Spinning Tratt. LNL Tratt Exter Q E. acc.

MV/mKenzo 1 Nb/Cu RRR = 100 standard Annealing Test dilatazione

differenziale Cu/NbKenzo 2 Nb/Cu RRR = 100 „ Annealing „Kenzo 3 Nb/Cu RRR = 100 „ 2 x 1010 25Kenzo 4 Nb RRR = 250 „ lappatura EP 250 um 4.7 x 1010 32Kenzo 5 Nb RRR = 250 „ Grinding EP 250 um 5 x 1010 38.2Kenzo 6 Nb RRR = 250 „ No grinding 2.1 x 1010 20Kenzo 7 Nb/Cu RRR = 250 Float Rll HS+ preform

grinding +HS+final grinding

Kenzo 8 Nb/Cu RRR = 250 Float Rll „ EP 200 um 4.2 x 1010 30Kenzo 9 Nb/Cu RRR = 250 Float Rll SS+ preform

grinding +HS+final grinding

Kenzo10

Nb/Cu RRR = 250 Float Rll HS+ preformgrinding +HS

• HS = Hard Spinning; SS = Soft Spinning• EP = elecrtro polishing• Float Rll = Floating Roller Technique

J LAB (P. Kneisel)NOME Material

eSpecifiche Spinning Tratt LNL Tratt extern Q E. acc.

MV/mP 2 Nb RRR = 250 standard BCP 400 um 1.5 x 1010 28P 3 Nb RRR = 50 „ 14P 4 Nb RRR = 50 „ 19P 5 Nb RRR = 250 „ BCP 500 um 3.5 x 1010 33P 6 Nb „ + EP total

250 um2 x 1010 32

P 7 Nb From deepdrawn tube

Only BCP100 um

2 x 1010 30

P 8 Nb standard lapping 20P 9 Nb „ Grinding 200

umBCP 100 um 3 x 1010 25

P 10 Nb „P 11 Nb „P 12 Nb „P 13 Nb „5P 1 Nb

5-celleRRR 250 From disk φ 800 BCP 150 um 15 in π/2 mode

25 in π /5 mode

DESY (Pekeler, Lilije, Reschke, Proch)NOME MATERIALE SPECIFICHE SPINNING TRATT.

LNLTRATT.

ESTERNOQ E. acc.

MV/m1P1 Cu OFHC standard Spinning

Test1P2 Cu OFHC „ Spinning

Test1P3 Nb Wah Chang „ >301P4 Nb Wah Chang „ grinding >30

4P1 Nb 4-celle Wah Chang „ Nevermeasured

5P1 Nb 5-celle Wah Chang „ 150 um 2 x 1010 151P5 Nb Heraeus SS 231P6 Nb Tokio Denkai HS1P7 Nb Heraeus SS1P8 Nb Tokio Denkai HS Hole in cut off

tube duringwelding

1P9 Nb Foat Rll HS+ preformgrinding+HS+ finalgrinding

Underwelding

1P10 Nb Foat Rll HS +HS+finalgrinding

1P11 Nb Foat Rll SS+ preformgrinding+HS+ finalgrinding

1P12 Nb Foat Rll HS+ preformgrinding+SHS+ finalgrinding

• HS = Hard Spinning; SS = Soft Spinning; SHS = Super Hard Spinning• EP = elecrtro polishing• Float Rll = Floating Roller Technique

Risultati

L’attivita’ svolta nel 2000 e’ descritta in dettaglio nell’ articolo pubblicato su

Particle Accelerators allegato e puo’ essere riassunta nei punti seguenti:

• Abbiamo ottimizzato lo spinning di monocella da lastra variando i parametri di

spinning. Lo studio sulle monocelle e’ volto alla ricerca dei massimi valori di campo

accelerante e fattori di merito. Lo e’ quello di capire il ruolo dei diversi parametri di

fabbricazione, per poi fare il minimo possibile di ricerca sulle multicelle. I valori piu’

alti ottenuti con lo spinning da lastra sono di 33 MV/m.

• Abbiamo scoperto che la levigatura meccanica dell’interno delle cavita’ oltre ad

abbassare la rugosita’ della superficie interna, ne innalza il campo accelerante

massimo raggiunto. Cavita’ che raggiungevano 22 MV/m, dopo la levigatura

meccanica (rimozione di circa 200 micron) arrivano a 31 MV/m. Questo effetto ormai

e’ confermato perche’ e’ stato visto su tutte le cavita’ inviate in diversi laboratori. Il

problema e’ che per abradere una monocella e’ necessario un giorno di lavorazione

e per abradere una 5-celle una settimana. Ovviamente abbiamo iniziato la

progettazione di un apparato automatico con mole assemblabile all’interno della

cavita’ che riduca i tempi di abrasione.

• Stiamo automatizzando la procedura di abrasione meccanica. Abbiamo progettato e

costruito uno strumento apposito per pulire internamente la cavita’ in modo

automatico.

Fig. 16 Dispositivo telescopico a doppio giunto cardanico per l’abrasione automatica della cavita’.

• L’altra strada che stiamo percorrendo e’ quella di ridurre al minimo l’abrasione

meccanica e quindi di fabbricare gia’ in partenza cavita’ meno rugose. Utilizzando

infatti il metodo del floating roller, utilizzando protezioni per separare le

deformazioni plastiche dalla modifica della struttura deio grani, utilizzando stampi

intermedi con migliore giometria, infatti la buccia d’arancia normalmente presente in

cavita’ e’ ridotta al minimo.

• Oltre alla fabbricazione di cavita’ da lastra stiamo fabbricando cavita’ da tubo. Infatti

questa strada e’ piu’ facilmente percorribile per una produzione industriale di massa.

Abbiamo sviluppato tre diversi metodi di produzione tubi: lo stampaggio, diretto, lo

stampaggio inverso e la fluotornitura. Finora sono state provate solo cavita’ da tubo

stampato ed i campi ottenuti sono di 30 MV/m. Tramite le altre due tecniche ci si

aspetta un risultato migliore, poiche’ il tubo di partenza ha una rugosita’ ancora piu’

bassa.

• I test sulle cavita’ a 5 celle prodotte ormai gia’ tempo fa non sono ancora stati

ultimati. Il campo aumenta mano a mano che si procede con l’etching chimico. Il

raggiungimento di 25 MV/m nel modo pi/5 ci ha indotto a levigarne la superficie

interna per tutto il risonatore. La cavita’ sara’ misurata prima della fine dell’ anno.

• Abbiamo cercato di applicare la tecnica dello spinning al sandwitch Niobio Rame

fatto per esplosione in collaborazione con KEK. Sono state misurate finora 3 cavita’.

Ne abbiamo in costruzione altre 15.

• Lo spinning di cavita’ in Rame per il CERN, procede molto piu’ semplicemente che

per il niobio. Cavita’ a multicelle potrebbero essere prodotte in modo automatico

senza problema alcuno e limitando l’abrasione meccanica a soli cento micron o

anche meno, data la bassisima rugosita’ superficiale ottenibile.

Come si intende procedere

Guardando all’ esperienza passata abbiamo visto che il punto debole del nostro

lavoro e’ il fatto che inviamo che oppupandoci solo della fabbricazione e della

levigatura meccanica, i trattamenti chimici, elettrochimici e termici ricadono sui

laboratori sopracitati. Questo contribuisce un ritardo alla misura che puo’ essere evitato

se ci occuperemo di questi trattamenti presso i LNL. In effetti grossa parte dei risultati

ottenuti ultimamente potevano essere stati gia’ ottenuti tempo fa, se le cavita’ inviate

presso i laboratori della collaborazione fossero state misurate prontamente.

La strategia pertanto dovrebbe essere differente: bisogna essere autonomi nella

caratterizzazione delle cavita’. Adesso siamo equipaggiati con l’elettrochimica del

Niobio, abbiamo un forno dove poter ricuocere le cavita’ ad 800 C, abbiamo costruito i

criostati per poter misurare ad 1.8 K le cavita’. Le nostre intenzioni sarebbero quelle di

trattare in casa le cavita’ e misurarle ad 1.8 K ed inviare fuori solo quelle che hanno

bisogno di trattamenti particolari. Allo scopo di maggior chiarezza, la situazione delle

facilities e’ la seguente:

• l’impianto chimico funziona a regime per il Rame, l’elettrochimica del Niobio e’

stata fatta precedentemente a livello prototipale. Solo da un mese e’ pronto il

sistema di elettropulitura rotante. abbiamo copiato il sistema di elettropulitura di

KEK e del CERN che ha permesso di portare le cavita’ a 40 MV/m. I disegni ci

sono stati forniti dalla Collaborazione. Abbiamo copiato il sistema di

elettropulitura di KEK e del CERN che ha permesso di portare le cavita’ a 40

MV/m. I disegni ci sono stati forniti dalla Collaborazione.Stiamo rafforzando le

sicurezze costruendo il sistema di aspirazione, dato che l’acido e’

particolarmente aggressivo. Inoltre c’e’ da implementare il sistema di

smaltimento del Niobio. E’ al massimo un lavoro di due mesi. Dopo di cio’ siamo

pronti per partire.

• Per il trattamento termico a 800 C infatti c’e’ solo da aumentare le dimensioni di

una camera da sputtering, aggiungere degli schermi e fabbricare i riscaldatori,

essendo gia’ a posto tutta la parte di ultra alto vuoto.

• Riguardo la radiofrequenza, abbiamo e’ tutto pronto. I criostati sono stati

progettati e disegnati in casa, e fatti costruitre alla Cinel. Il criostato piu’ grande,

per la novecelle e’ lungo piu’ di tre metri, l’inserto permette di pompare ad 1.8 K

con una dissipazione RF massima di 60 watt. L’autorizzazione della prefettura

per la produzione di radiazioni ionizzanti e’ arrivata, l’esperto qualificato dei

Laboratori pero’ ci ha richiesto l’istallazione di detectors e di una rete di allarmi

che ci obbliga a remotizzare tutti i controlli dell’ RF. Questo significa che per

eseguire le misure avremo bisogno di max sei mesi di lavoro.

In conclusione quindi il nostro programma consiste nel concentrare le misure

delle cavita’ a Legnaro, in modo da avere una risposta piu’ veloce per l’ottimizzazione

dei parametri di spinning. Nel frattempo cercheremo di ottimizzare la procedura di

fabbricazione di cavita’ a multicella allo scopo di fornire a DESY la cavita’ a novecelle

di cui si parla nel protocollo. Parallelamente se la commissione di referees e’ d’accordo

si intende chiedere a DESY di misurare presso i LNL tutte le cavita’ di cui al protocollo,

inviando a DESY solo i campioni piu’ rappresentativi.

INFORMAZIONI GENERALISTUDIO E PRODUZIONE DI SPECIE ESOTICHE

L.N.L.

SPES

Obiettivo del progetto è quello di costruire un acceleratore lineare ad alta intensità di protoni

Protoni

Fissione indotta da neutroni veloci su bersagli di materiale fissile allo scopo di produrre fasciesotici ricchi di neutroni

Nella fase di R&D vengono utilizzati diversi apparati ubicati presso i LNL, San Pietroburgo,Jyvaskyla, Isolde e che hanno lo scopo di misurare gli yields di produzione di isotopi ricchidi neutroni

Bari, Ferrara, Perugia, Laboratori Nazionali del Sud, Milano, Trento, Padova

Argone National Laboratory (ANL), Budker Institute of Nuclear Physics (BINP), Novosibirsk,Commissariat a l'Energie Atomique (CEA), Saclay, ENEA ERG-SIEC, Bologna, ENEA-IRPMonte Cuccolino, Institute for Theoretical and Experimental Physics (ITEP), Moscow, INFM,TRIUMP Vancouver, Michigan State University (USA), San Pietroburgo, Centro OncologicoRegionale, Padova, Clinica Chirugica Generale II, ASL Padova, Scuola di Specialità inRadioterapia, Padova, Servizio di Fisica Sanitaria ASL, Padova, Unità Operativa diRadioterapia ASL, Padova

5-7 anni

Linea di ricerca

Laboratorio ovesi raccolgono i dati

Sigla delloesperimento assegnata

dal Laboratorio

Acceleratore usato

Fascio

(sigla e caratteristiche)

Processo fisico studiato

Apparato strumentale utilizzato

Sezioni partecipanti all'esperimento

Istituzioni esterneall'Ente partecipanti

Durata esperimento

Mod. EC. 1

Esperimento Gruppo

Ricercatoreresponsabile locale:

L.N.L.

SPES 6

TECCHIO Luigi

LNL

DRTECCHIO Luigi

CodiceISTITUTO NAZIONALE DI FISICA NUCLEAREPreventivo per l'anno 2002

Struttura

[email protected]:

[email protected]


RappresentanteNazionale:

Struttura diappartenenza:

e-mail:

Posizionenell'I.N.F.N.:

Mat

eria

leC

onsu

mo

Tra

sp.e

fac

ch.

Spe

seC

alco

lo

Affi

tti e

man

uten

z.ap

pare

cchi

at.

Mat

eria

leIn

vent

aria

bile

Cos

truz

ione

App

arat

i

PREVENTIVO LOCALE DI SPESA PER L’ANNO 2002 In kEuro


VOCIDI

SPESA

DESCRIZIONE DELLA SPESA

Via

ggi e

mis

sion

i

Est

ero

Inte

rno

Consorzio Ore CPU Spazio Disco Cassette Altro

Totale

Hardware sistema di controllo acceleratore

Onorari e compensi (cap. 104190)

Mod. EC. 2

Riunioni di collaborazione e contatti con ditte

Misure a Gatchina-ore macchina - costruzione targets e sorgenti

Trasporto RFQ al CERN per tests

Misure presso laboratorio stranieri

L.N.L.


Struttura

Il capitolo di spesa "onorari e compensi" (104190) è stato inserito nel capitolo di spesa "costruzione apparati"

Note:

Vuoto RFQ

Completamento design target Li, C13 + 4 nuovi targets CN

colloqui scientifici con istituzioni straniere, conferenze

Sistema di refrigerazione RFQ

Rivelatori RIBs e materiale BNCT

Materiale RF

Rinnovo licenze software + nuovo software

Elettronica rivelatori

Materiale RF per RFQCostruzione cavità prototipo Linac ed amplificatori

IMPORTI

ParzialiTotale

Compet.

A cura della Comm.ne Scientifica Nazionale

50,0

35,0

325,0

10,0

50,0

485,0

10,0

220,0

325,0

1'100,0

10,0

10,0

140,0

50,0

75,0

10,0

22,0

10,0

20,0

25,0

105,0

213,0

Codice EsperimentoSPES

Gruppo6

Resp. loc.: TECCHIO Luigi

(a cura del responsabile locale)All. Mod. EC. 2

L.N.L.


Struttura

ALLEGATO MODELLO EC 2


Gruppo6


In kEuro

Mod. EC. 3

Note:

PREVISIONE DI SPESA: PIANO FINANZIARIO LOCALE

PER GLI ANNI DELLA DURATA DEL PROGETTO


Osservazioni del Direttore della Struttura in merito alladisponibilità di personale e di attrezzature:

Il supporto richiesto è compatibile per le risorse della strutturaLa previsione di spesa per il ProgettoSPES, prevista nel piano triennale,è la seguente:2003 tot. KEuro 3.0002004 tot. KEuro 3.000


L.N.L.

Struttura


Gruppo6


Miss. interno

Miss. estero

Mater. di cons.

Trasp.eFacch.

SpeseCalcolo


Mat.inventar.

Costruz.apparati

TOTALECompetenza

10,0 50,0 485,0 10,0 220,0 325,0 1'100,0

TOTALI 50,0 485,0 10,0 220,0 325,0 1'100,0

ANNIFINANZIARI

2002

10,0

PREVENTIVO GLOBALE PER L'ANNO 2002In kEuro

Note:

Mod. EC. 4 (a cura del rappresentante nazionale)

A CARICO DELL’ I.N.F.N.

Miss. interno

Miss. estero

Mater. di cons.

Trasp. eFacch.

Spese Calc.

Affitti eManut.Appar.

Mater.inventar.

Costruz. appar.

TOTALECompet.

Acarico di altri Enti

485,0 10,0 220,0 325,0 1'100,0 0,0

TOTALI 10,0 50,0 485,0 10,0 220,0 325,0 1'100,0

Struttura

L.N.L. 10,0 50,0

0,0


L.N.L.

Struttura

NB. La colonna A carico di altri Enti deve essere compilata obbligatoriamente


Gruppo6

Resp. Naz.: TECCHIO Luigi

Mod. EC. 5

A) ATTIVITA’ SVOLTA NELL’ANNO

B) ATTIVITA’ PREVISTA PER L’ANNO 2002

C) FINANZIAMENTI GLOBALI AVUTI NEGLI ANNI PRECEDENTI In kEuro

2001

vedi allegato n. 1

vedi allegato n. 2

(a cura del rappresentante nazionale)

AnnoFinanziario

Missioni interno

Missioni estero

Materiale diconsumo

Trasp. eFacch.

SpeseCalcolo

Affitti eManut.Apparec.

Materialeinventar.

Costruz.apparati TOTALE

TOTALE

2001 15,0 50,0 410,0 315,0 210,0 1'000,0

15,0 50,0 410,0 315,0 210,0 1'000,0


L.N.L.

Struttura


Gruppo6


In kEuro

Mod. EC. 6

Note:

PREVISIONE DI SPESA

Piano finanziario globale di spesa

(a cura del rappresentante nazionale)

Miss. interno

Miss. estero

Materialedi

cons.

Trasp.eFacch.

SpeseCalcolo


Mat.inventar.

Costruz.apparati

TOTALECompetenza

TOTALI

ANNIFINANZIARI


L.N.L.

Struttura


Gruppo6


Cognome e Nome

Qualifica


Ruolo Art. 23 Ricerca Assoc.

Affer. al

Gruppo

Numero totale dei Ricercatori


Gruppo

L.N.L.

6


Struttura

COMPOSIZIONE DEL GRUPPO DI RICERCA

RICERCATORI

Cognome e Nome

Qualifica


Ruolo Art. 23 Ass. Tecnol.

TECNOLOGI N N

Ricercatori Full Time Equivalent

Numero totale dei TecnologiTecnologi Full Time Equivalent

Cognome e Nome

Qualifica


Ruolo Art. 15 Collab.tecnica

Assoc.tecnica

TECNICI N

Numero totale dei Tecnici

Tecnici Full Time Equivalent

Per

cent

uale

Per

cent

uale

Per

cent

uale

(a cura del responsabile locale)Mod. EC/EN 7



Gruppo

L.N.L.

6


Struttura

COMPOSIZIONE DEL GRUPPO DI RICERCA (cont.)

SERVIZI TECNICI Annotazioni:

(a cura del responsabile locale)Mod. EC/EN 7a

Denominazione

Cognome e Nome Associazione

LAUREANDI e DOTTORANDI operanti nel gruppo a giugno 2001

SI

Titolo della Tesi

mesi-uomo


Tesi di: in

SI


Tesi di: in

SI


Tesi di: in

SI


Tesi di: in

SI


Tesi di: in

SI


Tesi di: in

SI


Tesi di: in

SI


Tesi di: in


SI


Tesi di: in


Gruppo

L.N.L.

6


Struttura

Cognome e Nome

LAUREATI e DOTTORI di RICERCA che hanno conseguito il titolo tra luglio 2000 egiugno 2001

(a cura del responsabile locale)Mod. EC 8(*) TD = tempo determinato TI = tempo indeterminato

SI

Keywords Altro

Ass.INFN

in

Relatore


Titolo della tesi:

Titolo conseguito Sbocco occupazionale (*)

SI

Keywords Altro


SI

Keywords Altro


SI

Keywords Altro


SI

Keywords Altro


SI

Keywords Altro


SI

Keywords Altro


SI

Keywords Altro


SI

Keywords Altro


KEYWORDS Keywords attività locale (a cura del responsabile locale)

Keywords attività complessiva dell'esperimento (a cura del responsabile nazionale)


Gruppo

L.N.L.

6


Struttura

DENOMINAZIONE DESCRIZIONE PRODOTTO O COMMESSA

INTERAZIONI CON LE INDUSTRIE (COMMESSE HIGH TECH)

(a cura del responsabile locale)Mod. EC 9

commessasviluppo

commessa = acquisto di beni ad alta tecnologia

Percentuale del budget( app+ inv+cons)utilizzata per acquistodi beni high tech:

SVILUPPO DI STRUMENTAZIONE INNOVATIVAe ricadute su altri gruppi, sul sistema industriale e su altre disciplineSviluppo nel campo


relativa ricaduta:

Ricaduta potenziale gia' riscontrata

campo:






PAESE

in ambito:

Sviluppo nel campo


relativa ricaduta:

Ricaduta potenziale gia' riscontrata in ambito:

Sviluppo nel campo


relativa ricaduta:

Ricaduta potenziale gia' riscontrata in ambito:

%


sviluppo = se l'INFN partecipa allo sviluppo dei beni acquistati

Progetto SPES

Relazione attività 2001

L’attività in corso di svolgimento nell’ambito del progetto SPES comporta un vasto

programma di R&D, in connessione anche con il progetto Europeo EURISOL, di quelle che sono tecnologicamente le componenti cruciali di una facility ISOL e cioè i targets di potenza (100 kW) per la produzione di neutroni veloci ed i targets di UCx per la produzione dei frammenti di fissione, lo sviluppo di cavità superconduttrici per il linac a protoni di alta intensità con relativo sistema a radiofrequenza, la strumentazione per esperimenti con fasci radioattivi ed i primi test inerenti alla BNCT presso il reattore Tapiro. Entro la fine dell’anno in corso è prevista la presentazione di un rapporto tecnico.

Targets di potenza per la produzione di neutroni veloci. In collaborazione con il BINP e l’Università (NSU) di Novosibirsk (Russia) è in corso la progettazione di un target, per la produzione di neutroni veloci, capace di dissipare 300 kW di potenza (l’ipotesi iniziale è che si utilizzi un fascio primario di protoni da 10 MeV, 30 mA). Finora sono stati presi in considerazione diversi tipi di materiali (Be, Li, 13C, BC4, LaB6, W) ed alcuni test sperimentali sono attualmente in corso. I materiali che maggiormente sembrano utilizzabili sono quelli costituiti da 13C e/o Litio liquido.

Target per la BNCT. Il target per la BNCT è già stato definito dal punto di vista progettuale. Per questa particolare applicazione il target sarà di 13C. Misure sperimentali per definire lo spettro energetico ed angolare dei neutroni prodotti dalla reazione 13C(p,n) 13N, con protoni da 5 – 10 MeV, verranno effettuate entro la fine dell’anno.

Targets di UCx per la produzione di frammenti di fissioni. E’ stato messo a punto, in collaborazione con il gruppo ISOLDE del CERN, un programma di R&D sui target di uranio. Presso i LNL, è stato messo in funzione un test-bench per effettuare una campagna di misure su targets a base di uranio, di svariata composizione chimica, ai fini di determinarne le efficienze di produzione. Il test-bench è situato presso l’acceleratore CN ed utilizza un fascio di deutoni da 7 MeV, 3 µA per produrre neutroni veloci che inducono fissione nei targets di uranio.

In collaborazione con il PNPI di Gatchina (Russia) è stata effettuata una campagna di misure, presso il suddetto istituto, dove si sono misurati gli yields di produzione di diversi nuclei ricchi in neutroni (circa 16 nuclei con massa compresa tra 100 e 132) con targets di Carburo di Uranio ad alta densità (11 gr/cm3). Le misure hanno messo in evidenza le particolari caratteristiche di questo tipo di Carburo di Uranio quali l’alto numero di neutroni secondari prodotti, la rapidità di rilascio dei nuclei fissionati, la resistenza del target alle alte temperature, la lunga vita media del target.

Presso il laboratorio del ciclotrone dell’Università di Jyvaskyla sono state misurate le sezioni d’urto di produzione di alcuni nuclei ricchi di neutroni (13 nuclei con massa compresa tra 94 e 140) prodotti dalla fissione di neutroni da 20 MeV su target sottile (15 mgr/cm2) di U238 depleto. I neutroni sono stati prodotti dalla reazione 13C(p,n) 13N con protoni da 55 MeV. L’analisi dei dati raccolti è attualmente in corso.

Acceleratore primario. Il laboratorio di radiofrequenza è stato attrezzato di strumentazione adeguata a misure di potenza (acquisto di un network analyser e componentistica varia). E’ stato costruito il prototipo di una cavità superconduttrice per il linac ISCL e relativo amplificatore RF a stato solido da 15 kW, 352 MHz.

Sistema di controllo. Il sistema di controllo di SPES sarà, in linea di principio, un sistema distribuito su rete Ethernet. Per l’acquisizione dei segnali dal campo e l’attuazione delle procedure di controllo si pensa di usare dei computer basati su bus VME. Sono in corso di valutazione due possibili architetture compatibili con queste scelte di base. La prima è EPICS sviluppato a Los Alamos ed attualmente in uso in diversi laboratori europei. La seconda opzione è un sistema basato

su tecnologia COBRA (Common Object Broker Architecture) che è un sistema più moderno ma richiede lo sviluppo di una grossa mole di software.

Radioprotezione, sicurezze, infrastrutture. In collaborazione con l’ENEA di Bologna è stato costituito un gruppo di progetto che si occupa di studiare i seguenti aspetti connessi al progetto SPES: sistema target (termodinamica, neutronica, dati nucleari), schermature, remote handling, gestione scorie, sicurezza, radioprotezione e licensing.

La progettazione preliminare delle strutture (edificio acceleratore, zona targets, ecc.) è attualmente in corso.

Sviluppo di rivelatori e test vari. E’ in corso, in collaborazione con GANIL e REX-ISOLDE, un programma di 2 anni circa lo sviluppo di rivelatori dedicati alla fisica dei fasci radioattivi. Il programma prevede misure di trasferimento ed eccitazione coulombiana con fasci instabili in cinematica inversa. Il gruppo si sta attrezzando con prototipi di rivelatori al silicio ed elettronica associata. Per quanto riguarda la BNCT è iniziata una sperimentazione preliminare presso la facility Tapiro.

Attività prevista nel 2002

Per il 2002 si prevede di concludere l’attività di R&D attualmente in corso. Particolare attenzione verrà posta nel definire le procedure di radioprotezione, gli aspetti connessi alla sicurezza, il controllo remoto del target, la gestione delle scorie e la progettazione delle schermature. Le procedure di autorizzazione alla costruzione ed all’esercizio della facility costituiscono uno degli aspetti più delicati e vanno affrontati in collaborazione con gli organismi competenti. Per quanto riguarda l’edilizia, si intende completare entro fine anno il progetto dettagliato della struttura, in modo da poterlo presentare alle autorità competenti per il rilascio dell’autorizzazione alla costruzione. A questo scopo di fondamentale importanza è la collaborazione con l’ENEA. Acceleratore primario. E’ previsto il completamento della struttura RFQ fino a 5 MeV e la costruzione di un prototipo di cavità superconduttrice per il linac a 10 MeV. Si intende procedere all’acquisto del sistema da vuoto per l’RFQ. Targets di potenza per la produzione di neutroni veloci. La fase di progetto, iniziata nel 2001, verrà conclusa con la costruzione di alcuni prototipi di target che verranno provati su fascio. In particolare verranno provati targets di Litio liquido e di carbonio 13. Anche altri materiali, quali il carburo di boro e l’esaboruro di lantanio, sono buoni produttori di neutroni ma presentano aspetti di carattere tecnologico che ancora non sono stati risolti. Rispetto al litio liquido ed al carbonio 13, questi materiali hanno un costo molto contenuto e quindi si intende studiarne il comportamento sotto fascio ed a temperature relativamente elevate. Inoltre, si intende procedere a misurare, presso il laboratorio del ciclotrone dell’università di Jyvaskyla, la sezione d’urto doppia differenziale per la produzione di neutroni nel canale (p,n) con protoni di energia 10 – 100 MeV e targets costituiti dai suddetti materiali.

Targets di UCx per la produzione di frammenti di fissioni. L’attività di R&D intrapresa presso l’acceleratore CN dei LNL continuerà con la sperimentazione di nuovi 4 target di diversa tipologia, differenziati dalle loro caratteristiche chimiche e dalla geometria.

I risultati ottenuti presso il laboratorio di Gatchina hanno messo in evidenza la possibilità di utilizzare targets di UC2 ad alta densità (N.B. solo il laboratorio di Gatchina possiede questo tipo di UC2) per produrre nuclei ricchi di neutroni. Le caratteristiche fisiche di questo tipo di UC2 non sono ancora note ed andrebbero studiate nel dettaglio ed in modo sistematico. In particolare andrebbero studiati i tempi di rilascio dei singoli nuclidi in paragone con quelli di un target di tipo standard. E’ quindi prevista, utilizzando la facility IRIS di Gatchina, una campagna di misure per effettuare studi sistematici di paragone tra i due tipi di targets.

Sistema di controllo. Si intende continuare i test di architetture distribuite su COBRA lavorando sia sul lato “client” (workstation Unix) che sul lato server (Vxworks) Per quanto riguarda l’hardware, ferma restando la scelta del VME come bus di riferimento per le funzioni I/O verso il campo, si intende testare un sistema basato su bus CompactPCI che potrebbe divenire interessante per l’implementazione di funzioni di I/O veloce e calcolo intensivo. Un’applicazione realistica è la realizzazione di un sistema feed-forward per compensare effetti di beam-loading nelle cavità risonanti.

Per quanto riguarda la robotica connessa alla manipolazione da remoto delle parti attivate si intende instaurare un rapporto di collaborazione con ditte specializzate.

Sviluppo di rivelatori e test vari. Continua l’attività in collaborazione con GANIL e REX-ISOLDE dedicata allo sviluppo di rivelatori dedicati alla fisica dei fasci radioattivi.

Per quanto riguarda l’attività connessa alla BNCT si procederà alla progettazione del moderatore e del collimatore per la realizzazione di un fascio di neutroni termici adatto al trattamento del melanoma della pelle. Inoltre, il 2002 sarà dedicato ad uno studio di ottimizzazione comparata della sorgente neutronica. Continueranno i test di fattibilità presso la facility TAPIRO.

INFORMAZIONI GENERALI - ac.infn.it · Roncolato Carlo SI Preparazione e caratterizzazione di...

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