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Stato del sistema di raffreddamento del rivelatore SPD di ALICE Rosario Turrisi 1.

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Presentazione sul tema: "Stato del sistema di raffreddamento del rivelatore SPD di ALICE Rosario Turrisi 1."— Transcript della presentazione:

1 Stato del sistema di raffreddamento del rivelatore SPD di ALICE Rosario Turrisi 1

2 Rosario Turrisi - Stato del sistema di raffreddamento del rivelatore SPD - Consiglio di Sezione 9 Luglio 2012 Cooling: working principle Joule-Thomson cycle sudden expansion + evaporation at constant enthalpy Fluid C 4 F 10 : dielectric, chemically stable, non-toxic, convenient eos Nominal evaporation: 1.9 bar, 15°C now: difficult procurement 2 ~40m liquid pipes 6/4 mm ~35m gas pipes 12/10-10/8 mm heaters PP4 PP1PP3 p, T Filters (60μm) liquid pump capillaries condenser compressor cooling tube enthalpy pressure two knobs: liquid-side pressure flow gas-side pressure temperature PP=patch panel

3 Rosario Turrisi - Stato del sistema di raffreddamento del rivelatore SPD - Consiglio di Sezione 9 Luglio 2012 The issue Performance worsening in time Minimum acceptance reached: 62.5%, most because of cooling failure 3 extrapolation from last year assumes constant trend

4 Rosario Turrisi - Stato del sistema di raffreddamento del rivelatore SPD - Consiglio di Sezione 9 Luglio 2012 Critical components Capillaries ( CuNi, 550 mm long, 0.5 mm i.d.) Cooling pipes Phynox, 40 μm wall thickness Round 2.8 mm pipes squeezed to 0.6 mm inner size Inline filters Fundamental to protect previous items, 60 μm porosity 1 accessible during beam stop 1 accessible dismantling part of ALICE (~6 months job) (Missing) filter at the plant added after 1 year run a 2 μm filter at the liquid outlet 4 no access PP=patch panel T D X D = 5.6 mm T = 11.8 mm X = 0.7 mm (~1 mm in the filtering area) SEM picture of the filter (orange square=1mm 2 )

5 Rosario Turrisi - Stato del sistema di raffreddamento del rivelatore SPD - Consiglio di Sezione 9 Luglio 2012 Search and confirm the cause has been a long and painful process, 4 years long All procedure tested on a dedicated test bench set up by our team with CERN Many tests performed SEM analysis of PP4 filters enlightening… many particles of several materials, possible origin: graphite from pumps, weldings, plants hydrofilter 5 The filters mesh has 60 μm size in average smaller sized particles can be stopped and bigger can go through! some pollution can pass the first filter and stop on the second Once clogged, the second (PP3, not reachable) filter causes: pressure drop lower flow rate Add the heat-up of the fluid along the supply line, and you have: poor cooling performance & local inefficiencies 20 μm Chase the guilty

6 Rosario Turrisi - Stato del sistema di raffreddamento del rivelatore SPD - Consiglio di Sezione 9 Luglio 2012 The hard way: drilling After several (unsuccesful) attempts (solvents, ultrasounds) we went the hard way with the following procedure: drilling: – tungsten carbide tip welded on 5 m long twisted ss cable, rotated by a drill – counter-flow at 200 mbar w/manometer to detect the presence of the hole (~50 mbar drop) – takes 2-3 cleaning: – rilsan pipe connected to a rotary vane vacuum pump to aspire the drilling debris – walk inside the pipe with a twisted ss cable with a magnetic tip fixed at the end – cleaning machine to force counter-flow wise a cleaning fluid – repeat several times the previous steps – last, let the cleaning machine run overnight (or more) with a 60 m filter to collect particles – analyze this filter with an optical microscope and (if needed) the SEM – redo the cleaning procedure if not happy TESTED BY DRILLING > 100 FILTERS !

7 Rosario Turrisi - Stato del sistema di raffreddamento del rivelatore SPD - Consiglio di Sezione 9 Luglio 2012 Ø 2.5 mm ss twisted cable tungsten carbide 5-faces tip magnet cleaning machine Edwards RV3 rotary vane 2-stage pump 7 Fiberscope L=5 m, Ø=1.5 mm Target point Access point 4.5 m of ss pipe 4mm i.d.

8 Rosario Turrisi - Stato del sistema di raffreddamento del rivelatore SPD - Consiglio di Sezione 9 Luglio 2012 The drill team 8 Claudio Bortolin Andrea Francescon Yannick Lesenechal Samuel Rambaut Rosario Turrisi Royal straight: five nice cards but the strength is the team! And were well backed by the whole SPD team!

9 Rosario Turrisi - Stato del sistema di raffreddamento del rivelatore SPD - Consiglio di Sezione 9 Luglio μm

10 Rosario Turrisi - Stato del sistema di raffreddamento del rivelatore SPD - Consiglio di Sezione 9 Luglio 2012 Clean it! Sector #9 drilled on Feb Material collected by vacuum cleaning after drilling Material collected after the cleaning procedure Analyses by Norberto Jimenez Mena and Maud Scheubel (EN-MME-MM)

11 Rosario Turrisi - Stato del sistema di raffreddamento del rivelatore SPD - Consiglio di Sezione 9 Luglio 2012 Materials analyses μm stainless steel fluorine compounds silicon compounds (a.k.a. dust…) Analyses by Norberto Jimenez Mena and Maud Scheubel (EN-MME-MM)

12 Rosario Turrisi - Stato del sistema di raffreddamento del rivelatore SPD - Consiglio di Sezione 9 Luglio 2012 Interventions and results Drilled 5 filters: sectors 9 (Feb 14), 7 (Feb 27), 6 (Mar 6), 4 & 5 (TS Apr 23-27) Oldest flow rate values from last November 8 sectors above nominal value 5 drilled, 3 because of vacuum cleaning Last cleaning of sector 3 restored the possibility to turn it on completely! new flow rate values old flow rate values drilled filters 1.8 g/s = nominal value hs on 12

13 Rosario Turrisi - Stato del sistema di raffreddamento del rivelatore SPD - Consiglio di Sezione 9 Luglio 2012 Recovered acceptance Acceptance changed from this 13 cannot be recovered could be recovered hot 112/120 modules on % NOW RUNNING 65/120 modules on % snapshot from November 10, 2011 …to this! 100% cooling efficiency !!!

14 Rosario Turrisi - Stato del sistema di raffreddamento del rivelatore SPD - Consiglio di Sezione 9 Luglio 2012 Recovered the cooling system to 100% efficiency no more special maintenance until pPb run (unless needed) The plan for LS1 changed accordingly: no need to move TPC, ITS, etc. (>6 months job!) If needed could do the drilling of the 5 left filters Finally our soundtrack plays! 14 …and the SPDers Happy end!

15 Rosario Turrisi - Stato del sistema di raffreddamento del rivelatore SPD - Consiglio di Sezione 9 Luglio 2012 TS3 (17-21 Settembre 2012) Test in pressione delle vecchie linee di input (2 pp x 4gg) Durante LS1 (11 Febbraio 2013 – xx/xx/2014) 1.Rimozione nuove linee input e subcooling (4 pp x 5gg) 2.Ripristino vecchie linee (pulizia, connessioni, leak test) (4 pp x 10gg) 3.Consolidamento rack impianto (CERN EN/CV/DC) 4.Installazione filtro acqua (CERN EN/CV/DC) 5.Ricalibrazione valvole sicurezza (CERN EN/CV/DC) 6.Ricalibrazione sensori temperatura e pressione (2pp x 5gg) 7.Foratura filtri di 5 settori (dipendente da andamento prestazioni, 1ppx15gg +pers. CERN)


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