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

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

2 il quadruplice ruolo 31 Marzo 2014Roberto 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

3 gli acceleratori al CERN 31 Marzo 2014Roberto Saban - CERN3

4 LHC 31 Marzo 2014Roberto Saban - CERN LHC 4

5 LHC Run 1: Marzo 2014Roberto Saban - CERN5

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

7 Long Shutdown Marzo 2014Roberto Saban - CERN FMAMJJASONDJFJFMAMJJASOND MA beam to beam available for works Physics Beam commissioning Shutdown Tests

8 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. 831 Marzo 2014Roberto Saban - CERN 4 TeV per fascio a 6.5 – 7 TeV

9 l’organizzazione 31 Marzo 2014Roberto Saban - CERN9

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

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. 31 Marzo 2014Roberto Saban - CERN11  Chillers, pompe, scambiatori, valvole, tubazioni.  Processo,  Supervisione,  Automazione,  Sonde, strumentazione  Quadri elettrici, cavi, motori….

12 Impianti di raffreddamento Consumo di una città di 45’000 abitanti 10% consumo del Cantone di Ginevra Consumo di una città di 45’000 abitanti 10% consumo del Cantone di Ginevra 22Torri di raffreddamento (450 MW) 35Stazioni di acqua ghiacciata 6-12 o C (73 MW) 150Stazioni di raffreddamento (acqua industriale, demineralizzata, C 3 F 8, C 4 F 10, C 6 F 14 ) 800 kmTubazioni 5'400 m 3 /hRete di distribuzione acqua : 3 stazioni 31 Marzo 2014Roberto Saban - CERN12

13 Impianti ventilazione & distribuzione fluidi 31 Marzo 2014Roberto Saban - CERN Ventilazione, condizionamento, riscaldamento 1’500 unità, da 2’000 a 120’000 m 3 /h per unità Antincendio800 punti Aria compressa14 stazioni, rete distribuzione 200 km Produzione acqua demineralizzata 20 m 3 /h μS/cm  Eurotunnel  50 km,  540’000 m 3 /h  LHC  27 km,  290’000 m 3 /h 13

14 Raffreddamento dei rivelatori Uso di perfluorocarburi (C 3 F 8, C 4 F 10, C 6 F 14 ), CO 2 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: o mbar/l s Saldature controllate 100% a raggi X Flange UHV, o-rings metallici. Temperature-30 / 80 °C Pressioni0.2 / 90 bar 31 Marzo 2014Roberto Saban - CERN14

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

16 La distribuzione di energia elettrica 31 Marzo 2014Roberto Saban - CERN Consumo annuo1.2 TWh Potenza istantanea max200 MW 16

17 Cantieri 31 Marzo 2014Roberto Saban - CERN  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

18 Cantieri 31 Marzo 2014Roberto Saban - CERN CCC  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 Distribuzione di energia elettrica

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

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

21 La distribuzione di energia elettrica 31 Marzo 2014Roberto Saban - CERN21 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

22 La distribuzione di energia elettrica 31 Marzo 2014Roberto Saban - CERN22 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

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 2014Roberto Saban - CERN23

24 Transporti durante LS1 31 Marzo 2014Roberto Saban - CERN24 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€) 31 Marzo 2014Roberto Saban - CERN25

26 Trasporti 31 Marzo 2014Roberto Saban - CERN  342 carriponte  paranchi  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

27 Trasporti 2731 Marzo 2014Roberto Saban - CERN Impianti e attrezzi tipici  Carriponte  Ascensori [merci & persone]  Elevatori a forca (forklift) Scartamentofino a 60 m Portata t Altezzafino a 150 m Fermate2 - 8 Portata0.320 a 25 t Altezzafino a 150 m PropulsioneDiesel o batterie elettriche Portata0.5 a 20 t

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

29 Ingegneria Meccanica e Materiali 2931 Marzo 2014Roberto Saban - CERN Engineering & Progettazione Fabbricazione Materiali & Metrologia  Ufficio Studi interno, 40 progettisti  CATIA / SmarTeam, ANSYS  Laboratorio di misure meccaniche  4000 m 2 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 m 2 di laboratorio di metrologia interna: CMM Attività

30 Ingegneria Meccanica e Materiali 3031 Marzo 2014Roberto Saban - CERN Fatturato Ufficio studi e progettazione Subcontracting Fabbricazione !

31 3131 Marzo 2014Roberto Saban - CERN Ingegneria Meccanica e Materiali Tipologia dei lavori di subcontracting SettoreProdotti principaliTecnologie UHV-XHV (Vacuum) Camere vuoto Flange per UHV (CF) TiG welding; EB welding (saldatura fascio elettroni); Brasatura (sottovuoto) UHV-XHV (Vacuum) SoffiettiTiG welding; EB welding; CeramicaAluminium Oxide, Zirconium Oxide, Silicon Carbide, Silicon Nitride Lavorazioni meccaniche Trattamenti superficiali 1/2

32 3231 Marzo 2014Roberto Saban - CERN Ingegneria Meccanica e Materiali Tipologia dei lavori di subcontracting SettoreProdotti principaliTecnologie 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 lamieraTaglio (laser, water, plasma) Saldatura Piegatura Lavorazioni meccaniche Materiali esotici (tantalum, tungsten, molybdenum, carbon) Fresatura, Tornitura, Rettifica 2/2

33 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 31 Marzo 2014Roberto Saban - CERN33

34 Contratti 3431 Marzo 2014Roberto Saban - CERN Run 1 LS1 30 fb -1

35 Il medio e il lungo termine 3531 Marzo 2014Roberto Saban - CERN

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


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