Corso Operazione Acceleratori 7-9 gennaio 2015 “Criogenia” Maurizio De Giorgi

PROCEDURA di REFILL MAGNETI COMPENSATORI Magneti solenoidi Compensatori Dettagli della Linea di Trasferimento Schema Flusso della Linea di Trasferimento (LN 2 – He) Raffreddamento T-L con Azoto Liquido Apertura Bypass Elio Chiusura bypass e trasferimento LHe nel Compensatore Chiusura del motore valvola JT Controlli sul refrigeratore durante ogni refill Elementi che compongono l’impianto criogenico Potenza impianto criogenico Linde

Magneti Compensatori Sono 4 solenoidi superconduttori che lavorano a bagno di elio liquido. Ogni compensatore possiede la sua valvola JT ed un separatore di fase. Il totale del liquido per ogni magnete è dell’ordine di 50 l. Il refill deve compensare un evaporazione di circa 1 L/h Tutti i compensatori hanno una torretta con un attacco a baionetta femmina dove viene connessa la Linea di Trasferimento (Ghe) Ogni magnete ha gli schermi di radiazione raffreddati dal liquido stesso, mentre i discendenti di corrente sono raffreddati dal gas freddo che evapora nella linea del 300K del Refrigeratore Linde. Nominal magnetic field1.45 TeslaNominal magnetic field1.45 Tesla Stored Energy 57 kJStored Energy 57 kJ Nominal current 105 ANominal current 105 A Cold Mass n/aCold Mass n/a Cryostat ODxIDxLen 0.66x0.25x0.93mCryostat ODxIDxLen 0.66x0.25x0.93m Cool down length from Ta 24 hCool down length from Ta 24 h Valvola JT Valvola JT Torretta

Dettagli della Linea di Trasferimento Azoto Liquido Bypass He Refill Comp.

Schema di Flusso della Linea di Trasferimento LN 2 - He Flussimetri LN 2 Flussimetri LN 2 Flussimetri GHe Flussimetri GHe

Raffreddamento Azoto T-L Per iniziare il refill del magnete compensatore è necessario aprire, da remoto, la valvola di flusso della tank di Azoto Liquido cliccando sul pulsante “ Tank Azoto ” Questa azione permetterà di preraffreddare la Linea di Trasferimento al successivo passaggio del Gas freddo 5.2K (He) Posizionare il pallino in corrispondenza della scritta “ regolata ” scrivendo sulla casella il flusso desiderato (partendo da 200/250 per poi diminuire gradualmente fino a 50/20) portando la T azoto a circa 90K

Apertura Bypass Elio Una volta raggiunta la T di circa K sul riquadro “Flusso Azoto”aprire il la valvola ingresso elio, prima premendo il pulsante poi agendo sul cursore. Aprire quindi il flusso verso il “ bypass” impostando il Bypass Elio come “ Regolata” scrivendo sulla casella il flusso desiderato (vedi Tab.1 ) in modo che la T Elio si porti sotto i 20/10 K. Impostare il pulsante RATE dell sonda di livello su “ Fast” T ElioFlusso 300 K K K K20 20 KChiuso Tab. 1

Chiusura bypass e trasferimento LHe nel Compensatore A questo punto aprire il motore della valvola JT e chiudere il flusso al Bypass quando il valore è prossimo a quello impostato, (450) o (30) Per i Compensatori 1, 2 scrivere nel set posizione il valore di apertura 450 Per i restanti 3, 4 il valore nel set di posizione è 30 questi valori corrispondono ai giri che il motore imprime all’asse dello stelo della valvola JT I valori sono diversi perché due valvole sono state modificate dalla Oxford. Da questo istante inizia il trasferimento dell’elio “ ancora gas freddo 5.2K” nel magnete, dove subirà l’ultima espansione nella Valvola JT.

Chiusura del motore valvola J-T Raggiunti i valori riportati in Tab. 2 chiudere il flusso e ripetere l’operazione per i magneti da refillare. Durante la chiusura della valvola JT non cliccare sul pulsante “cancella” altrimenti si blocca la chiusura e va fatto il reset del programma che a volte richiede l’intervento in sala dove è situato il PLC. Al termine della chiusura della valvola JT attendere che il refrigeratore sia di nuovo in grado di refillare: come spiegato nella diapositiva che segue. Comp. 1Comp. 2Comp. 3Comp %100.7%105.4%101.8% “I diversi valori di livello sono determinati dalla differente calibrazione delle sonde.” NO Tab 2

Controlli sul refrigeratore durante ogni refill Mentre il refill del Compensatore è in atto, il livello del Refrigeratore tende a calare. Tenere quindi sotto controllo il valore di (LI 140) in modo che il livello non scenda sotto il 30/28 %, nel caso, chiudere il flusso sul magnete stesso e attendere che si ripristino i valori iniziali: LC 140, % ; LI 140, 55 %. Poi riprendere il refill interrotto.

Elementi che compongono l’impianto Criogenico L'impianto criogenico di DA Φ NE consta di diversi elementi che si trovano posizionati anche a distanze rilevanti l'uno dagli altri, ricordiamo gli elementi principali: 1. Il Compressore a vite di processo, 2. I Volumi di lavoro per l'Elio compresso (Buffers) 3. Le Linee di Trasferimento dell'Elio a 300K dal Compressore al Refrigeratore 4. Il Refrigeratore (Cold Box) 5. Le Linee di trasferimento Criogeniche 6. Il Sistema di Distribuzione (Valve Box) 7. Il Sistema di Controllo (Control System).

Potenza impianto Linde di DA Φ NE La potenza totale criogenica nominale richiesta all'impianto alla connessione dei magneti (cioè escludendo le perdite termiche dovute alle Transfer Lines) è la seguente: Capacità di refrigerazione a 4.2 K : 99 W Capacità di refrigerazione a 70 K : 800 W Capacità di liquefazione a 4.2 K : 35 L/h Per garantire le suddette capacità criogeniche l'impianto fornisce ai magneti elio gassoso nelle seguenti condizioni: Elio a 5.2 K e pressione di 3 bar (assoluti). Tale flusso, dopo un'appropriata espansione, che avviene nella torretta di ciascun magnete, produce il richiesto quantitativo di elio liquido necessario al raffreddamento dell'avvolgimento superconduttore e dei suoi discendenti di corrente. Elio a 70 K e ad appropriata pressione. Questo flusso alimenta gli schermi termici del magnete di KLOE per il primo raffreddamento del magnete, e il suo mantenimento da temperatura ambiente (300 K) alla temperatura di lavoro (4.4 K)

Kloe