Stato del Magnete Toroidale di Atlas

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1 ISTITUTO NAZIONALE DI FISICA NUCLEARE SEZIONE DI MILANO LABORATORIO ACCELERATORI E SUPERCONDUTTIVITA APPLICATA Stato del Magnete Toroidale di Atlas ver.. 2 febbraio

2 Atlas Toroid Magnet responsabilità LASA: 1. produzione 50% conduttore per il BT e gli ECTs 2. avvolgimento & impregnazione di tutte le 16 doppie gallette del Barrel Toroid 3. produzione & installazione 8 schermi termici 4. costruzione sistema di scarica del BT+ECTs e solenoide, (RDU, RunDown Unit).

3 immagazzinamento attrezzature Ansaldo L ultima doppia galletta è stata consegnata al CERN nello scorso maggio. Rimane aperta la questione dell attrezzatura di costruzione (costo: circa 2.8 M ). Ansaldo Superconduttori deve contrattualmente conservare l attrezzatura per 15 mesi, ossia fino al luglio 2004; è tuttavia difficile che l ultima bobina possa essere collaudata entro questo lasso di tempo; è in corso di perfezionamento l istruttoria della variazione di contratto. Nonostante i tempi lunghi, Ansaldo ha confermato le condizioni dell offerta del settembre 2003.

4 unità di scarica del Magnete Toroidale e del Solenoide Situazione realizzativa gennaio 2004 Toroide Solenoide Unità diodi Gara approvata gen 04. In attesa contratto. Consegna a 5 mesi solari + 1 mese di collaudi Costruzione completata. Collaudi & consegna feb 04 Unità resistenze Consegna prevista ad aprile 04 (Ordine ATLAS). Consegna aprile contattori Gara approvata gen 04. In attesa contratto. Consegna a 6 mesi solari (Ordine ATLAS). LASA marzo '04

5 Gli accordi di novembre A ottobre, i problemi sulle saldature che avevano bloccato la costruzione dello schermo in Zanon nei mesi precedenti sembrano risolti, la produzione fatica però a prendere il ritmo desiderato Visto il perdurare della situazione critica, una serie di incontri ad alto livello ha definito degli accordi per una parziale riorganizzazione del lavoro Con una lettera ufficiale della Zanon in data 11 novembre 2003 vengono concordati i seguenti punti: -Una tempistica precisa e in accordo con le esigenze di ATLAS, con la consegna dell ultimo sistema il 30 luglio Il trasferimento della responsabilità del pre-montaggio e dell istallazione in cantiere dei supporti dello schermo termico al LASA, allo scopo di permettere a Zanon di concentrare gli sforzi su gli altri fronti: completamento dei tronconi e delle linee di raffreddamento.

6 particolare del primo schermo termico Prima dell istallazione dei circuiti di raffreddamento e dei supporti

7 primo schermo termico: circuito di raffreddamento circuito di raffreddamento (1 di 2)

8 schermo termico supporti circuito di raffreddamento troncone supporti

9 Assemblaggio tronconi Attualmente, la situazione degli otto sistemi è la seguente: i tronconi dei sistemi #1-#2 sono già montati sulle masse fredde al CERN, i tronconi del sistema #3 vengono consegnati in questi giorni il sistema #4 è in corso di assemblaggio tutti i pezzi fino al sistema #8 incluso sono stati già lavorati, e devono essere solo assemblati TUTTAVIA Il tasso di produzione (1/mese) non viene ancora rispettato. Il ritardo è di circa 1 mese, in linea di principio recuperabile.

10 Pre-montaggio dei supporti Il LASA ha consegnato i supporti del primo schermo termico al CERN il 15 dicembre I pre-montaggi del secondo sistema proseguono al LASA. I premontaggi vengono eseguiti da tecnici di Dubna, sotto la nostra direzione. Gli stessi eseguono i montaggi al CERN. Con i primi due sistemi abbiamo: -Verificato e messe a punto in ogni aspetto le procedure di montaggio -Identificato i problemi -Trasferito le competenze necessarie per la corretta esecuzione del montaggio

11 Istallazione dei supporti sulla massa fredda al CERN Attualmente è in corso al CERN l istallazione dei supporti del primo schermo, svolta da tecnici di Dubna, sotto la nostra coordinazione tecnica. D accordo con ATLAS, anche il pre-montaggio dei supporti, attualmente eseguito al LASA, verrà trasferito al CERN terminato l addestramento dei tecnici di Dubna e rodato il processo. Questo avverrà verosimilmente a partire dal terzo sistema.

12 Montaggio dei supporti Complessivi e particolari di una delle cinque famiglie di supporti Ogni schermo ha 273 supporti, tutto il magnete In totale, vi sono circa 100 tipologie diverse di componenti, per un totale di 80,000 pezzi!

13 Montaggio dei supporti Oltre al semplice assemblaggio, è richiesto un notevole lavoro per la verifica delle componenti, che spesso hanno tolleranze strette e richieste di lavorazioni particolari

14 Circuito di raffreddamento: giunzioni bimetalliche & saldature Acciaio Striscia termosensibile Al5083 giunzione bimetallica saldatura Cortesia E. Zanon SpA

15 Linee di raffreddamento Il sistema di tubazioni completo per il primo schermo è stato consegnato a novembre Alla ricezione al CERN, si evidenziano due gravissimi problemi, dovuti alla cattiva esecuzione dell imballaggio 1. Una tubazione trapassata da un chiodo 2. Una giunzione bimetallica troncata di netto in corrispondenza alla saldatura e le disgrazie non vengono mai sole

16 Il fattaccio: Collaudo linee di raffreddamento I test di accettazione delle linee al CERN (i primi collaudi ufficiali, secondo le specifiche), hanno segnalato (8 dicembre 2003) perdite su numerose giunzioni bimetalliche di oltre 10-7 mbar l s - ¹, ossia almeno 100 volte il valore massimo di specifica La ricostruzione dei fatti: Per garantire una buona qualità delle saldature, Zanon aveva (in)coscientemente scelto di riscaldare le giunzioni bimetalliche oltreilvaloremassimoindicato dal produttore, 130 C Due gli aspetti veramente gravi: -La deliberata trascuratezza del rispetto delle specifiche d impiego -Il mancato funzionamento delle procedure di controllo interne alla ditta

17 Natale Alla vigilia del Natale, la situazione è drammatica -Il primo circuito di raffreddamento è inutilizzabile, e non si sa se e quando Zanon rimetterà a punto un ciclo di produzione. -ATLAS studia la possibilità di trasferire al CERN la costruzione delle linee di raffreddamento, usando il materiale (bobine di tubo, profilati metallici, ecc. ) disponibile in Zanon. Zanon accetta di mettere a disposizione questo materiale. -Pochi giorni dopo, Zanon afferma di avere identificato e risolto il problema, e ribadisce la sua motivazione e impegno a completare la costruzione di tutti e otto i circuiti di raffreddamento. - Nei primissimi giorni del nuovo anno, viene saldata la prima giunzione con la procedura riaggiornata, alla presenza di nostro personale. - I test fatti, sia radiografici che di vuoto, sono positivi.

18 Oggi Tecnicamente, la situazione sembra rasserenarsi Il completamento del nuovo sistema di linee di raffreddamento in Zanon non è stato così immediato, e la consegna al CERN non avverrà prima di venerdi 6 febbraio. Al tempo stesso, ATLAS è andata avanti nella messa a punto del processo produttivo, ed è pronta a costruire linee di raffreddamento, tuttavia con un progetto sensibilmente modificato rispetto al nostro, con numerose semplificazioni, e in pratica: il tubo della linea viene saldato direttamente sui profilati a T sullo schermo

19 Linee di raffreddamento Profilato a Z Saldatura Tubo Al Blocchetto arresto giunzione bimetallica Foto cortesia E. Zanon SpA

20 Modifiche al progetto La soluzione non è sbagliata in linea di principio: tuttavia La saldatura, pur non essendo difficile, va eseguita talora in posizioni di difficile accesso. In caso di errore, se il tubo viene danneggiato, è quasi impossibile rimuoverlo e potrebbe essere necessario smontare tutti i tronconi. Inutile dire quale sarebbe l impatto sulla tempistica: se poi lo schermo non fosse recuperabile, si aggiungerebbe la difficoltà di richiedere a Zanon la costruzione di tronconi aggiuntivi, per i quali potrebbe mancare il materiale, ecc. Inoltre è noto che la saldatura del tubo induce una deformazione sui tronconi, testata sulla geometria attuale, ma sconosciuta con la configurazione ATLAS. Infine, il percorso delle tubazioni va modificato ed è necessario verificare l assenza di interferenze con altre componenti. ATLAS afferma di avere già fatto questa verifica. La possibilità montare le tubazioni senza rischio di danneggiamento era stata la considerazione che aveva suggerito, d intesa con la collaborazione e il CEA, le scelte progettuali attuali.

21 Riparazione del primo sistema Il primo sistema di linee è ancora al CERN. Che farne? ATLAS ha studiato la possibilità di affidare a una società olandese (Schelde-Exotech) la riparazione in manuale di queste linee, da eseguirsi direttamente al CERN. La Zanon è sostanzialmente favorevole perché la soluzione "olandese" li solleverebbe da un problema ulteriore e non banale. Tuttavia gli otto campioni preparati dagli Olandesi, non hanno dato risultati brillantissimi, e non vi è quindi la certezza di potere eseguire la riparazione. ATLAS vuole procedere senza tentennamenti su questa linea, affermando che anche se la Schelde fallisse, le linee sarebbero state comunque non riparabili e quindi irrecuperabili. Naturalmente gli accordi con Zanon sono che se qualcun altro si prende in carico la riparazione, deve anche portarla a termine, inclusi i controlli radiografici e i collaudi di vuoto.

22 La scelta Zanon ha affermato ufficialmente di volere completare la produzione di tutti e otto i circuiti di raffreddamento. Tuttavia, un sistema completamente terminato e collaudato non è ancora disponibile, né abbiamo certezze sul tasso di produzione che la ditta riuscirà a mantenere. ATLAS sta dimostrando estremo dinamismo nell affrontare il problema, tuttavia con scelte tecniche affrettate e non immuni da potenziali rischi. Si rischia, per guadagnare qualche giorno, di intraprendere strade che potrebbero portare guai ben maggiori.

23 situazione generale delle altre componenti del sistema magnetico e della integrazione nella H180

24 integrazione 1 A metà ottobre 2003, tutte le doppie gallette prodotte in Ansaldo sono state integrate con successo nei casing. Attualmente viene completato il montaggio dei circuiti di raffreddamento, della strumentazione e delle tie-rods.

25 costruzione end caps La situazione è la seguente: -gli schermi termici sono stati consegnati e istallati nelle camere a vuoto, tuttavia le saldature sul circuito di raffreddamento non sono state ancora qualificate (dicembre 2003); bobine avvolte su 16; -5 9 bobine impregnate su 16, la costruzione procede al ritmo di una impregnazione ogni tre settimane circa; -si prevede che la prima massa fredda possa essere trasportata al CERN per l integrazione a fine marzo 2004; maggio il collaudo in superficie del primo ECT è previsto nell autunno 2004.

26 solenoide centrale agosto 2003 Il solenoide è stato spostato nella camera bianca; ottobre 2003 Survey dimensionale; novembre 2003 Inserimento nel criostato LAr gennaio 2004 Test criogenico febbraio 2004 marzo 2004