CSN_II LNGS-Giu_09 Elio Calligarich 1 ICARUS T600 (CNGS-2) Status Report E. Calligarich (Collaborazione ICARUS)

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1 CSN_II LNGS-Giu_09 Elio Calligarich 1 ICARUS T600 (CNGS-2) Status Report E. Calligarich (Collaborazione ICARUS)

2 CSN_II LNGS-Giu_09Elio Calligarich2 La collaborazione ICARUS A. Ankowski 1, M. Antonello 2, P. Aprili 3, F. Arneodo 3, B. Baibussinov 4, M. Baldo Ceolin 4, G. Battistoni 5, P. Benetti 6, A. Borio 6, E. Calligarich 6, M. Cambiaghi 6, F. Carbonara 7, F. Cavanna 2, S. Centro 4, A. Cesana 5, K. Cieslik 8, A. G. Cocco 7, A. Dabrowska 8, R.Dolfini 6, C. Farnese 4, A. Fava 4, A. Ferrari 5, G. Fiorillo 7, S. Galli 2, D. Gibin 4, A. Gigli Berzolari 6, A. Giuliano 9, K. Graczyk 1, S. Gninenko 10, A. Guglielmi 4, C. Juszczak 1, J. Holeczek 11, D. Kielczewska 12, M. Kirsanov 10, J. Kisiel 11, T. Kozlowski 13, N. Krasnikov 10, M. Lantz 5, G. Mannocchi 9, M. Markiewicz 8, V. Matveev 10, F. Mauri 6, A. Menegolli 6, G. Meng 4, C. Montanari 6, S. Muraro 5, J. Nowak 1, O. Palamara 3, L. Periale 9, G. PianoMortari 2, A. Piazzoli 6, P. Picchi 9, F. Pietropaolo 4, W. Polchlopek 14, M. Posiadala 12, M. Prata 6, P. Przewlocki 13, A. Rappoldi 6,. G. L. Raselli 6, E. Rondio 13, M. Rossella 6, C. Rubbia 3, P. Sala 5, L. Satta 9, D. Scannicchio 6, E. Segreto 3, F. Sergiampietri 15, J. Sobczyk 1, D. Stefan 8, J, Stepaniak 13, R. Sulej 16, M. Szarska 8, M. Terrani 5, G. Trinchero 9, F. Varanini 4, S. Ventura 4, C. Vignoli 6, T. Wachala 8, A. Zalewska 8, K. Zaremba 16 1 Wroclaw University of Technology, Wroclaw, Poland 2 Dipartimento di Fisica e INFN, Università di L’Aquila, Via Vetoio, I-67100 3 Laboratori Nazionali del Gran Sasso dell’INFN, Assergi (AQ), Italy 4 Dipartimento di Fisica e INFN, Università di Padova, Via Marzolo 8, I-35131 5 Dipartimento di Fisica e INFN, Università di Milano, Via Caloria 2, I-20123 6 Dipartimento di Fisica Nucleare, Teorica e INFN, Università di Pavia, Via Bassi 6, I-27100 7 Dipartimento di Scienza Fisiche, INFN e Università Federico II, Napoli, Italy 8 H. Niewodniczanski Institute of Nuclear Physics, Krakow, Poland 9 Laboratori Nazionali di Frascati (INFN), Via Fermi 40, I-00044 10 INR RAS, prospekt 60-letiya Oktyabrya 7a, Moscow 117312, Russia 11 University of Silesia, 12 Bankowa st., 40-007 Katowice, Poland 12 Warsaw Univeristy, Krakowskie Przedmiescie 26/28, 00-927 Warszawa, Poland 13 A. Soltan Institute for Nuclear Studies, 05-400 Swierk/Otwock, Poland 14 AGH University of Science and Technology, Al. Mickiewicza 30, 30-059 Krakow, Poland 15 Dipartimento di Fisica, Università di Pisa, Largo Bruno Pontecorvo 3, I-56127 16 Univeristy of Technology, Pl. Politechniki 1, 00-661 Warsaw, Polanda

3 CSN_II LNGS-Giu_09Elio Calligarich3 L’installazione ora è “finita”.

4 CSN_II LNGS-Giu_09 Elio Calligarich 4 Lo stato attuale. Al 3.06.2009 1 – Impianto criogenico ICARUS. – Dopo il sisma. 2 – Impianto Stirling. 3 – I test di tenuta dei volumi Argon. – Dettagli sui passanti. 4 – “Le procedure”. – La “messa in servizio”, in sintesi.

5 CSN_II LNGS-Giu_09Elio Calligarich5 1 – L’impianto criogenico.  Set up. È completato. concluse in circaquattro settimane Alcune attività accessorie (vedi tabella successiva), interrotte per la chiusura dei Laboratori, saranno concluse in circa quattro settimane.  Controllo di processo (AL–AEI). A fine Giugno sarà completo L’installazione dell’upgrading chiesto dai Laboratori inizia il 3.06. Per il rifacimento del cablaggio e le nuove procedure di commissioning, servono quattro settimane. A fine Giugno sarà completo. La grafica di gestione è pronta: sarà interfacciata al software dei LNGS. Durante il commissioning AEI saranno eseguiti i test necessari.  “Procedure”. Le procedure di start up, identificate di concerto dai Servizi dei LNGS, da Air Liquide, da Stirling e dalla Collaborazione, sono in via di elaborazione e dovranno essere approvate dai Laboratori.

6 CSN_II LNGS-Giu_09Elio Calligarich6 Attività “accessorie” di Air Liquide. 1Depuratore Argon liquido in posizione e connesso. 2Re-installazione sonda di livello pompa P001: test di verifica. 3Modifica contenitori GETTER (installazione curve a 90°). 4Fornitura vasca contenimento olio in prossimità pompa Argon (zona stazione di carico). 5 Collegamenti elettrici delle valvole schermi azoto dopo la trasformazione da N.C. a N.A. 6 Trasformare la valvola FV522 da N.C. a N.A. 7 Controllo posizionamento delle sonde di temperatura all’interno del rispettivo pozzetto. 8 Fornitura vasca contenimento olio della pompa G100 (zona riscaldatori ad accumulo). 9 Verifica messa a terra. 10 Inserimento di protezione per alta temperatura sul riscaldatore da 50 KW. 11 Test in pressione linee Azoto e Argon. 12 Verifica tenuta valvole FV570, PCV595 e FV554. 13 Ri-verifica con AEI della sequenza delle fasi elettriche. 14 Installazione del sistema DIVA sul serbatoio 1300/15.

7 CSN_II LNGS-Giu_09Elio Calligarich7 Sopraluogo “post-sisma”.  il 12/13 maggio 2009 (dopo l’evento sismico) s’è compiuto un primo sopraluogo per controllare lo stato di ICARUS T600. L’esito di tale visita è oggetto di un rapporto di prima approssimazione.  Le conclusioni,  Le conclusioni, in sintesi, sono: 1.Nel suo complesso, l’impianto ICARUS 600T, è stato in grado di sopportare il sisma mantenendo la sicurezza intrinseca delle varie parti. 2.“In via puramente cautelativa, ci riserviamo di rifare alcuni test di tenuta e di controllo dei quadri elettrici”, prima dell’inizio del commissioning” (Air Liquide). parte AL, 3.La deformazione nella parte inferiore del pannello di coibentazione del fondo saldato è attualmente soggetta, da parte AL, ad analisi tecnica: una volta ultimata, ne sarà comunicato l’esito. In ogni parte della coibentazione il livello di vuoto “ante-sisma” è stato mantenuto.

8 CSN_II LNGS-Giu_09Elio Calligarich8 Il pannello deformato - a. Dunque:  Dietro la griglia della parete nord, la parte inferiore del pannello di coibentazione risulta deformata.  Questa deformazione (unica: non se ne notano altre sulla “vasca” coibentata) non ha comportato perdita di vuoto. griglia

9 CSN_II LNGS-Giu_09Elio Calligarich9 Il pannello deformato - b.

10 CSN_II LNGS-Giu_09Elio Calligarich10 Il pannello deformato - c. Ingresso Argon

11 CSN_II LNGS-Giu_09Elio Calligarich11 Una prima mappatura. Pannello laterale DX Pannello laterale SX

12 CSN_II LNGS-Giu_09Elio Calligarich12 Lo spessore del pannello è “ridotto”. 200170 175130160 190 806 16501200550 985 500 Distanze misurate tra la lamiera interna e quella esterna. Lo spessore nominale del pannello è 400 mm

13 CSN_II LNGS-Giu_09Elio Calligarich13 Allo stato attuale…  In Air Liquide stanno analizzando il problema, e studiano la strategia d’intervento. La loro posizione, allo stato attuale (22.05) è la seguente: Stanno lavorando sia sull'analisi tecnica di quanto accaduto che sulle diverse soluzioni possibili per la “rimessa in conformità” del pannello in oggetto. entro la prima settimana di Giugno Ritengono che sarà possibile presentare la documentazione in elaborazione entro la prima settimana di Giugno. Il protrarsi dei tempi di risposta dipende anche dalla necessità di contattare i fornitori dei materiali necessari e avere adeguate risposte. Una valutazione preliminare, indicativa, e assolutamente non impegnativa di una tempistica per la rimessa in conformità è dell'ordine di due mesi

14 CSN_II LNGS-Giu_09Elio Calligarich14 2 – Stirling.  Set up. Completata l’istallazione, a fine Settembre 2008 sono cominciati i collaudi. Si sono presto messi in evidenza due problemi:  Il circuito dell’acqua di raffreddamento ha dimostrato un’impedenza troppo alta; è stato dunque necessario installare due pompe per aumentare la pressione d’ingresso (∆P 0.7  1,5 bar). L’adeguamento del circuito di raffreddamneto è stato portato a termine rapidamente dai Servizi dei Laboratori.  Il circuito di trasferimento dell’Azoto liquido s’è dimostrato inefficace. Stirling da dovuto riprogettarlo e ricostruirlo. L’operazione s’è conclusa nel Febbraio del 2009,

15 CSN_II LNGS-Giu_09Elio Calligarich15 Upgrading Stirling.

16 CSN_II LNGS-Giu_09Elio Calligarich16 Gli interventi.  Tolto il sifone nei serbatoi separatori di fase;  Saldature hanno sostituito le flange;  Aumentata la pendenza e ridotta la lunghezza delle tubazioni;  Rimossa la valve-box;  Pompe in funzionamento ad immersione.  Avviamento controllato con by-pass, per mantenere la linea sempre in freddo ed evitare formazione di gas (cavitazione).

17 CSN_II LNGS-Giu_09Elio Calligarich17 Conclusa l’installazione Stirling. Ground_plant Top_plant

18 CSN_II LNGS-Giu_09Elio Calligarich18 Il secondo collaudo Stirling.  Il 3 Aprile 2009 s’è concluso un collaudo esaustivo del nuovo sistema, con esito positivo. Il sistema: È a specifica; Opera con continuità e efficienza; Dimostra affidabilità ed idonea ridondanza;  I test sono durati 6 settimane, per effettuare prove funzionali, di stabilità ed affidabilità; Si è avuto modo di eseguire anche un “fine tuning”.  Il sisma che ha interessato i laboratori il 6 Aprile non ha recato nessun danno all’impianto che ha continuato, e continua tuttora, ad operare in modalità di test.

19 CSN_II LNGS-Giu_09Elio Calligarich19 3 –Test dei volumi Argon.  A partire dal Dicembre 2007, sono iniziati i test di tenuta dei volumi Argon (i criostati e le linee fredde afferenti).  I test sono eseguiti arricchendo in Argon l’atmosfera interna (oltre il 50%) e portando i criostati in sovra-pressione (∆p=50÷100 mbar). Un “leaks detector” sensibile a flussi d’Ar rivela le fughe di gas anche di modesta entità (sensibilità = 6 10 -3 l h -1 ).  Si sono così identificate numerose perdite sulle linee fredde, alle quali s’è posto rimedio.  L’aspetto decisamente negativo è il rilevante numero (~50%) di passanti per i segnali con problemi di tenuta. Già nel test a Pavia, nel 2001, s’era presentato questo problema, affrontato “sul campo” con l’uso di un sigillante (“Torr-Seal”).  Nel periodo di “fermo” (2001-2004) s’era provveduto ad un ricondizionamento dei passanti; evidentemente non risolutivo.

20 CSN_II LNGS-Giu_09Elio Calligarich20 Quindi.  Interventi sui passanti: Ricerca delle perdite con il “leaks detector”. Uso del sigillante “Torr-seal”. Verifica dei risultati.  Quando l’esito non è positivo, si sostituisce la flangia con una di quelle nuovo disegno.

21 CSN_II LNGS-Giu_09Elio Calligarich21 La situazione attuale.

22 CSN_II LNGS-Giu_09Elio Calligarich22 Calo in pressione. 0.1 mbar/h 0.18 mbar/h 1,4 mbar/h 2,3 mbar/h Pressione – mbar Tempo – h Secondo semimodulo  Valore iniziale: ∆P = 5 mbar/h  Riparate le perdite sulle linee fredde, s’è ottenuto per ì due semimoduli: I° - ∆P = 1 mbar/h II° - ∆P = 2,3 mbar/h  S’è poi intervenuti sulle perdite dei “passanti segnali”.

23 CSN_II LNGS-Giu_09Elio Calligarich23 Dunque…  Con questi interventi, il tasso di perdita in pressione è stato portato a circa 0.1 mbar/ora, per entrambi i semimoduli.  Con questo valore, il limite di vuoto primario che si può ottenere con 4 pompe “dry scroll“ è pari a ~0.3 mbar: prossimo al vuoto necessario per l’attivazione delle pompe turbo- molecolari (~0.1 mbar).  Le perdite dei passanti sono ora confrontabili con quelle degli altri elementi del T600. Si confida di poter portare il vuoto al valore di regime previsto per le operazioni di cleaning.

24 CSN_II LNGS-Giu_09Elio Calligarich24 Qualche dettaglio sui passanti – a.  Sono stati progettati dalla Collaborazione: costruiti e testati dalla “DG-Technology” di Parma.  Nel corpo d’acciaio (flangiato CF300- Conflat) sono ricavate 9 fenditure che alloggiano altrettanti circuiti stampati, con due connettori per parte: 32 segnali per connettore. In totale, 576 canali. I circuiti stampati sono tenuti in posizione da una colata di STYCAST. Completano il passante 8 canali coassiali con connettori SMA.  Durante il test del ‘01 a Pavia, alcuni passanti hanno mostrato perdite e sono stati in parte sostituiti, in parte riparati con sigillante “Torr-Seal”. Vista esterna

25 CSN_II LNGS-Giu_09Elio Calligarich25 Qualche dettaglio sui passanti – b.  S’è comunque deciso, alla fine del run, di ricondizionare tutte le flange. gruppo “resine set Plymeres, TS/MME” del CERN  Con la consulenza del gruppo “resine set Plymeres, TS/MME” del CERN, s’è stabilito di colmare il bassofondo esterno con un’altra colata di Araldite 2020, caricata in Silicio (per rendere il coefficiente di dilatazione simile a quello dell’acciaio).  Tutti i passanti, dopo l’intervento, sono stati sottoposti a test. Vista esterna, dopo l’applicazione di Araldite

26 CSN_II LNGS-Giu_09Elio Calligarich26 Qualche dettaglio sui passanti – c.  L’esperienza negativa con i passanti di “prima generazione” ha in ogni modo indotto la Collaborazione, dopo il 2001, a disegnarne un nuovo modello.  Si tratta di un sandwich d’alcuni strati di circuiti stampati (PCB) irrigiditi da lame in Ottone. I PCB interni hanno fori passanti metallizzati (riempiti poi di “pre-preg: pre- impregnated composite fibres”). Due PCB esterni, con fori metallizzati ciechi connessi coi passanti interni che si presentano disassati, realizzano le “pelli”. Strato esterno con fori ciechi Strato interno con fori ciechi Strati di rinforzo in ottone sezion e  I fori passanti, riempiti di pre-preg. che attraversano gli strati d’Ottone.  I fori sono in piani diversi da quelli in cui sono i fori ciechi. sezion e

27 CSN_II LNGS-Giu_09Elio Calligarich27 I nuovi passanti. Vista internaVista esterna La colata in Araldite ha solo funzione di protezione meccanica dei connettori SMT.

28 CSN_II LNGS-Giu_09Elio Calligarich28 In altri esperimenti. Questa tecnica è stata adottata con successo anche in altri esperimenti. Per esempio: WARP

29 CSN_II LNGS-Giu_09Elio Calligarich29 Un intervento ad impianto attivo.  Rimane il dubbio che i passanti di vecchio disegno possano degradare nel tempo. Forse, questo è il motivo della comparsa dei difetti di tenuta dopo i test al CERN.  Per questa ragione s’è disegnata una soluzione, applicabile ad impianto avviato, in grado rimediare.  Una prolunga del “camino”, da sovrapporre alla flangia, in grado d’isolare il volume sopra di essa; dotata di una contro-flangia,  Un’applicazione che potrà essere fatta,se del caso, successivamente.

30 CSN_II LNGS-Giu_09Elio Calligarich30 4 – Procedure LNGS.  Le procedure richieste dai LNGS. I Servizi dei Laboratori hanno circolato una prima bozza delle procedure di loro pertinenza per:  La consegna dei gas criogenici.  Il riempimento dei criostati d’Azoto/Argon.  Il riempimento dei criostati Icarus. Le procedure LNGS, con quelle di Air Liquide e di Stirling, costituiscono il documento di sicurezza che deve essere approvato e “ufficializzato” dalla Direzione; prima di poter attivare l’impianto.

31 CSN_II LNGS-Giu_09Elio Calligarich31 La “messa in servizio”, in sintesi. 1Vuoto nei criostati. Test definitivo di tenuta (dopo l’8 giugno). 2Vuoto nelle linee Argon e nei purificatori. 3Vuoto nelle linee di trasferimento LAr, serbatoio e purificatore aggiunto. 4Pressurizzazione criostati, linee Argon e accessori (con Argon puro). 5 Preparazione per i riempimenti (apertura valvole cartucce, chiusura dei depuratori e purificatori, pompaggio vuoto per cleaning). 6Messa in freddo criostato e rabbocco Azoto liquido. 7Montaggio e attivazione GETTERS. Le operazioni operazioni a partire dalla 2°, dureranno circa 40 giorni. Poi, inizierà il raffreddamento e riempimento dell’impianto.