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Il CERN e le sue infrastrutture

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Presentazione sul tema: "Il CERN e le sue infrastrutture"— Transcript della presentazione:

1 Il CERN e le sue infrastrutture
Roberto Saban Dipartimento Engineering CERN Torino, 31 Marzo 2014 RICERCA E TECNOLOGIA DI FRONTIERA

2 il quadruplice ruolo Il CERN Collaborazione internazionale Ricerca
Organizza la cooperazione internazionale nella ricerca, Incoraggia i contatti fra ricercatori e gli scambi con altri laboratori/istituti nazionali ed internazionali. Diffonde l’informazione pubblicando i risultati e organizzando il trasferimento di tecnologia verso l’industria Dispensa una formazione specializzata ai ricercatori tramite programmi di formazione a tutti i livelli. Collaborazione internazionale Ricerca Sviluppi tecnologici Educazione 31 Marzo 2014 Roberto Saban - CERN

3 gli acceleratori al CERN
31 Marzo 2014 Roberto Saban - CERN

4 LHC LHC 31 Marzo 2014 Roberto Saban - CERN

5 LHC Run 1: 31 Marzo 2014 Roberto Saban - CERN

6 2012 : un anno memorabile 31 Marzo 2014 Roberto Saban - CERN

7 Long Shutdown 1 Physics Beam commissioning Shutdown Tests F M A J S O
2013 2014 2015 LHC SPS PS PS Booster beam to beam available for works 31 Marzo 2014 Roberto Saban - CERN

8 1 2 Long Shutdown 1 4 TeV per fascio a 6.5 – 7 TeV
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. 2 4 TeV per fascio a 6.5 – 7 TeV 31 Marzo 2014 Roberto Saban - CERN

9 l’organizzazione 31 Marzo 2014 Roberto Saban - CERN

10 engineering Infrastrutture Engineering Coordinazione
Componenti per gli acceleratori 31 Marzo 2014 Roberto Saban - CERN

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…. 31 Marzo 2014 Roberto Saban - CERN

12 Impianti di raffreddamento
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 Consumo di una città di 45’000 abitanti 10% consumo del Cantone di Ginevra 31 Marzo 2014 Roberto Saban - CERN

13 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 μS/cm Eurotunnel 50 km, 540’000 m3/h LHC 27 km, 290’000 m3/h 31 Marzo 2014 Roberto Saban - CERN

14 Raffreddamento dei rivelatori
Temperature -30 / 80 °C Pressioni 0.2 / 90 bar Contaminazione circuito compressori e pompe “oil-free”, cuscinetti magnetici, filtri. Fughe fluido Fuga singoli componenti: 10-7 o mbar/l s Saldature controllate 100% a raggi X Flange UHV, o-rings metallici. Uso di perfluorocarburi (C3F8, C4F10, C6F14), CO2 Parti metalliche: inox Parti in plastica: EPDM, UHMWPE, Vespel, PCTFE..... 31 Marzo 2014 Roberto Saban - CERN

15 Raffreddamento & Ventilazione
Impianti tipici Raffreddamento Potenza [MW] Portata [m3/h] Temperatura [°C] Pressioni [bar] Numero di circuiti Acqua demineralizzata 0.2 – 5 13 3 Acqua ghiacciata 6 - 12 5 Ventilazione Potenza [kW] Portata [m3/h] 40’000 31 Marzo 2014 Roberto Saban - CERN

16 La distribuzione di energia elettrica
Consumo annuo 1.2 TWh Potenza istantanea max 200 MW 31 Marzo 2014 Roberto Saban - CERN

17 Cantieri Distribuzione di energia elettrica
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 31 Marzo 2014 Roberto Saban - CERN

18 Cantieri CCC Nuova sottostazione elettrica
Distribuzione di energia elettrica Cantieri Nuova sottostazione elettrica Alimentazione ridondante del centro di controllo degli acceleratori Costo ~ 6 MCHF 8 FTE 400 V CCC 18 kV 3.3 kV assicurato 31 Marzo 2014 Roberto Saban - CERN

19 Cantieri Ridondanza della rete di trasporto 66 kV
Distribuzione di energia elettrica Cantieri MEH59 MEH59 - Outdoor 66 kV ME59 Ridondanza della rete di trasporto 66 kV Una piccola sottostazione nuova Il rinnovo di un sottostazione esistente 31 Marzo 2014 Roberto Saban - CERN

20 Progetti Consolidazione della protezione della rete di trasporto 66 kV
Distribuzione di energia elettrica Progetti Consolidazione della protezione della rete di trasporto 66 kV Ridondanza delle reti 66 et 18 kV Rinnovo della sottostazione BE 31 Marzo 2014 Roberto Saban - CERN

21 La distribuzione di energia elettrica
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 31 Marzo 2014 Roberto Saban - CERN

22 La distribuzione di energia elettrica
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 31 Marzo 2014 Roberto Saban - CERN

23 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. 31 Marzo 2014 Roberto Saban - CERN

24 Transporti durante LS1 Personnel Deployed LHC Magnets, SPS BA1
Weight [kt] 31 Marzo 2014 Roberto Saban - CERN 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€) 31 Marzo 2014 Roberto Saban - CERN

26 Trasporti Il treno per la tele ispezione in azione nel tunnel LHC.
342 carriponte + 450 paranchi bilancini Valore totale 82 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 € Gruppo motoriduttore dell’ascensore PM45 (100 m) 31 Marzo 2014 Roberto Saban - CERN

27 Trasporti Impianti e attrezzi tipici Carriponte
Ascensori [merci & persone] Elevatori a forca (forklift) Scartamento fino a 60 m Portata 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 31 Marzo 2014 Roberto Saban - CERN

28 Ingegneria Meccanica e Materiali
Mandato Fornire alla comunità CERN – acceleratori e rivelatori - soluzioni di ingegneria combinando progetto meccanico, fabbricazione e scienza dei materiali. Inermet : comparison Autodyn (SPH) between simulation and experiment 31 Marzo 2014 Roberto Saban - CERN

29 Ingegneria Meccanica e Materiali
Attività 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 31 Marzo 2014 Roberto Saban - CERN

30 Ingegneria Meccanica e Materiali
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 ! 31 Marzo 2014 Roberto Saban - CERN

31 Ingegneria Meccanica e Materiali
Tipologia dei lavori di subcontracting 1/2 Settore Prodotti principali Tecnologie UHV-XHV (Vacuum) Camere vuoto Flange per UHV (CF) TiG welding; EB welding (saldatura fascio elettroni); Brasatura (sottovuoto) Soffietti EB welding; Ceramica Aluminium Oxide, Zirconium Oxide, Silicon Carbide, Silicon Nitride Lavorazioni meccaniche Trattamenti superficiali 31 Marzo 2014 Roberto Saban - CERN

32 Ingegneria Meccanica e Materiali
Tipologia dei lavori di subcontracting 2/2 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) 31 Marzo 2014 Roberto Saban - CERN

33 Contratti Nuovi impianti, modifiche (upgrade, ristrutturazione) impianti esistenti progettazione di dettaglio, fornitura materiale, installazione, test, start up, redazione dossier tecnico Modifica parziale di impianti (ampliamenti, nouve utenze..) fornitura materiale, installazione, test, redazione dossier tecnico. Fornitura materiale, pezzi ricambio, componenti specifici 31 Marzo 2014 Roberto Saban - CERN

34 Contratti Run 1 LS1 30 fb-1 31 Marzo 2014 Roberto Saban - CERN

35 Il medio e il lungo termine
31 Marzo 2014 Roberto Saban - CERN

36 in programma Operazione Manutenzione Consolidazioni Scoperte
Ricerca & Sviluppo Upgrade Scoperte Invenzioni Spin-off 31 Marzo 2014 Roberto Saban - CERN


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