P.Fabbricatore, U.Gambardella G.Volpini NTA Roma 11 Ottobre 2011 DIpoli SuperCOnduttori RApidamente Pulsati Stato delle attività e richieste 2012 P.Fabbricatore,

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1 P.Fabbricatore, U.Gambardella G.Volpini NTA Roma 11 Ottobre 2011 DIpoli SuperCOnduttori RApidamente Pulsati Stato delle attività e richieste 2012 P.Fabbricatore, G.Volpini e U.Gambardella per la collaborazione DISCORAP

2 P.Fabbricatore, U.Gambardella G.Volpini NTA Roma 11 Ottobre 2011 STATO DELLE ATTIVITA’ 1)Le attività di costruzione della massa fredda sono state completate 2)Il criostato orizzontale è stato completato. 3)Siamo ancora nella fase di preparazione dei test al LASA, che sono indietro per motivi sia di carattere tecnico che di normativa (Pres. di G.Volpini). 4)La spedizione al GSI (dopo warm-up e montaggi) è attualmente prevista per inizio 2012 5)Il TDR è in fase di elaborazione, per la sua finalizzazione mancano oltre ai test criogenici (LASA) anche le prove meccaniche su bobine di test (contratto con ASG in essere) 6)E’ in fase di partenza il programma FP7 CRISP, che prevede tra l’altro un finanziamento di circa 370 k€ a INFN per la costruzione di una bobina collarata con caratteristiche avanzate in due anni.

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4 Attività per TDR (prove meccaniche) E’ in forte ritardo la bobina (due poli), ordinata ad ASG Superconductors, da utilizzare per le prove meccaniche. Questa prove ci servono per capire quali sono le proprietà meccaniche di una bobina. I test fatti fino ad ora su stack di cavi e bobine dummy hanno dato risultati contradditori. La causa del ritardo è dovuta alla ristrutturazione di ASG per far fronte alle commesse di magneti per la fusione (aree ristrutturate, personale spostato, …). C’è un impegno di ASG a completare le bobine entro quest’anno

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6 Attività future (Costruzione di un modello avanzato - CRISP) 1)Cavo avanzato con filo EAS cablato al CERN con nuovo tipo di isolamento sviluppato al CERN 3) Sono stati ottenuti 300 k€ (netti) da EU-FP7 (CRISP) che dovrebbe permettere la realizzazione di una pressa di collaraggio (in sostituzione di quella che il CERN si è ripreso). Il GSI farà un ordine di circa 120 k€ ad ASG di manifattura di una bobina collarata. In buona sostanza per il secondo step arriviamo ad avere una bobina collarata. Per completare la costruzione ed avere una seconda massa fredda servono ancora 800 -900 k€. Questi ulteriori sviluppi sono congelati per la mancanza di accordi (ma anche di una discussione) tra FAIR/GSI e INFN dopo il meeting di Marzo 2010.

7 P.Fabbricatore, U.Gambardella G.Volpini NTA Roma 11 Ottobre 2011 Proprietà di fili s/c irradiati First set NbTi wire measured NbTi with Cu/Mn barrier DISCORAP “1G” wire irradiated with Ta-61 at 400 MeV (measurements in progress): 12.49 10 10 ions/cm 2 25.03 10 10 ions/cm 2 32.45 10 11 ions/cm 2 44.90 10 11 ions/cm 2 52.45 10 12 ions/cm 2

8 ISTITUTO NAZIONALE DI FISICA NUCLEARE SEZIONE DI MILANO LABORATORIO ACCELERATORI E SUPERCONDUTTIVITA’ APPLICATA DISCO_RAP (NTA) DIpoli SuperCOnduttori RApidamente Pulsati collaudo del dipolo superconduttore presso il LASA

9 situazione preparazione collaudo -tutte le componenti della stazione di misura sono in posizione: criostato, linee di trasferimento fluidi criogenici, recuperi e scarico gas evaporati, linee di corrente, unità di scarica e di controllo corrente; -è in corso la pratica con l’ISPESL per l’autorizzazione alla messa in servizio della parte criogenica (in quanto recipiente a pressione); -il magnete viene in questo momento integrato con la flangia, il sistema di sostegno meccanico (tiranti), e i passanti di corrente per l’alimentazione elettrica. Va tenuto presente che questo è un collaudo doppio: - il magnete –naturalmente- e - la stazione di misura medesima: per quest’ultima le problematiche sono legate alla complessità globale e alla interconnessione delle singole componenti, in sé magari non critiche.

10 P.Fabbricatore, U.Gambardella G.Volpini NTA Roma 11 Ottobre 2011 10 movimentazione magnete sulla struttura di assemblaggio

11 obiettivi e programma del collaudo Verificare la funzionalità basilare del magnete, preliminarmente a una sua piena caratterizzazione da svolgersi altrove. L’obiettivo minimo è verificare il raggiungimento del valore di campo nominale in condizioni statiche e il comportamento in caso di quench; è auspicabile inoltre la verifica del funzionamento in regime pulsato e la misura contemporanea dell’effettiva dissipazione, in funzione della velocità di rampa. Prevediamo di svolgere il collaudo criogenico all’inizio del prossimo dicembre.

12 area sperimentale

13 P.Fabbricatore, U.Gambardella G.Volpini NTA Roma 11 Ottobre 2011

14 Milano -LASA

15 P.Fabbricatore, U.Gambardella G.Volpini NTA Roma 11 Ottobre 2011 Genova Napoli

16 P.Fabbricatore, U.Gambardella G.Volpini NTA Roma 11 Ottobre 2011 Grazie per l’attenzione

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18 innalzamento e inserimento nel criostato

19 P.Fabbricatore, U.Gambardella G.Volpini NTA Roma 11 Ottobre 2011 criostato verticale sistema di sospensione del magnete massa fredda piano calpestio

20 P.Fabbricatore, U.Gambardella G.Volpini NTA Roma 11 Ottobre 2011 stazione di misura

21 modalità di collaudo Il magnete verrà istallato in un criostato verticale alto 7.8 m, istallato nella buca del ciclotrone. Il collaudo avverrà in elio liquido bollente, mentre i magneti del SIS-300 funzioneranno in elio supercritico; è possibile che il funzionamento sia significativamente diverso. Per limitare i costi, abbiamo deciso di alimentarlo tramite 3 alimentatori da 10 kA già presenti al LASA, collegati in serie e integrati da una opportuna elettronica di potenza che gestisce la scarica. Questa soluzione tuttavia limita la velocità di rampa a circa 0.5 T/s.

22 P.Fabbricatore, U.Gambardella G.Volpini NTA Roma 11 Ottobre 2011 passanti di corrente

23 il criostato

24 principio alimentazione magnete La scarica controllata di una induttanza “pura” richiede un alimentatore in grado di fornire una tensione negativa mentre eroga una tensione positiva: in pratica, deve assorbire energia, anziché fornirla. Nel nostro caso, un alimentatore da 10 kA ± 40 V costerebbe probabilmente 180 k€. Per ragioni di bilancio abbiamo scelto un sistema basato su: 1) i tre alimentatori da 10 kA x 6 V già disponibili al LASA, 2) un sistema di scarica basato su un banco di diodi in parallelo a MosFet che cortocircuitano i diodi durante la salita, Questo sistema ha un costo pari a una frazione di un alimentatore con le caratteristiche viste. Tuttavia, la tensione effettiva disponibile ai capi del magnete non supera probabilmente i 15 V, per cui la massima velocità di rampa potrebbe essere circa 0.5 T/s, anziché 1 T/s.

25 schema alimentazione magnete carica scarica fast dump

26 diode bank I in I out mosfet’s

27 criogenia Il raffreddamento del magnete è realizzato per mezzo di fluidi criogenici, con un impiego di LN2 e di circa 2,500 litri di LHe Il magnete freddo verrà riempito (con circa 1,500 litri di elio) attraverso una nuova linea di trasferimento che parte dal dewar da 3,300 litri fino al criostato verticale.

28 segnali misurati

29 misura delle perdite Durante il funzionamento in rampa a 1 T/s, il magnete dissipa circa 30 W, che si sommano a un consumo statico compreso fra 23 W (a I = 0) e 39 W (a I = 9 kA). La misura delle perdite può essere eseguita: -per via calorimetrica, misurando la variazione di evaporato rispetto al “fondo”; -per via voltamperometrica, integrando il prodotto ∫V·I dt su un numero di intero di cicli di corrente.