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. 22 settembre

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. Vi è ora 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; una estensione di 9 mesi è stata quotata ufficialmente da A.S. 42 k ; una commissione di congruità si riunirà la settimana prossima e sulla base delle sue decisioni verrà fatta una proposta di revisione contrattuale al CD; è quindi possibile che i fondi già richiesti a questo fine per il 2004, siano da anticipare sul 2003.

4 installazione del primo schermo termico al CERN

5 particolare del primo schermo termico

6 schermi termici Difficoltà relative alle saldature in alluminio a tenuta di pressione del circuito di raffreddamento Sono saldature intrinsecamente difficili a causa delle peculiarità del materiale; presentano facilmente difetti quali porosità dovute alle impurità di gas nella lega di partenza. Problemi analoghi hanno interessato sia la massa fredda del BT che la massa fredda e lo schermo termico degli ECT. Un nuovo procedimento di saldatura su alluminio è stato finalmente qualificato sulla base dei test eseguiti dall Istituto Italiano della Saldatura, dopo alcuni risultati incerti da parte di altre società di controlli radiografici. Questo ha richiesto da parte nostra un cambiamento del progetto che elimina la necessità di saldature in alluminio da eseguirsi al CERN, al prezzo però di una accresciuta complessità. Tuttavia il passaggio alle saldature sul sistema reale non è stato immediato, e attualmente solo 3 circuiti dei 16 richiesti per il primo schermo sono stati completati.

7 schermi termici Controlli radiografici in Zanon e al CERN Gli incerti risultati forniti dal servizio radiografico interno della ditta hanno suggerito di affidare a una terza parte l esecuzione dei controlli radiografici per l accettazione finale. Tenuto conto dell estrema criticità di queste saldature, per ottenere la massima garanzia -verso la collaborazione e verso noi stessi-, ho proposto a Zanon, d intesa con ATLAS, di incaricare lo stesso IIS dei controlli radiografici di accettazione presso la Zanon. Sulla base di considerazioni analoghe, ho richiesto all Istitut Français de Soudure una offerta per i controlli radiografici da eseguirsi al CERN.

8 schermi termici Problemi di tempistica e personale La costruzione e l istallazione sulla massa fredda dei tronconi non presentano più particolari difficoltà. Tuttavia la Zanon fatica comunque a raggiungere un tasso di produzione accettabile. Attualmente i tronconi del primo sistema sono stati installati; i tronconi del secondo sistema vengono consegnati al CERN in questi giorni, e la loro istallazione inizierà il 29 settembre. La situazione del materiale base è buona, e la costuzione del terzo sistema e dei successivi è in pieno corso, tuttavia la ditta non ha ancora fornito una tempistica ufficiale. Il personale esperto che la ditta può impiegare è limitato, e il coinvolgimento di forza lavoro esterna non è immediato.

9 schermi termici Problemi sul progetto dei supporti Il progetto dei supporti di B0 non aveva creato particolari problemi, tuttavia: i un più attento esame di alcune situazioni di malfunzionamento e di alcuni aspetti legati al comportamento a lungo termine; ii verifiche compiute sulle proprietà a bassa temperatura dei materiali; hanno suggerito cambiamenti talora drastici. Attualmente il progetto è congelato. La ditta ha ordinato le componenti necessarie al montaggio dei primi due sistemi. Alcune componenti urgenti sono state prese in carico da ATLAS e da noi. Il progetto è molto più complicato: è aumentato significativamente il numero delle componenti e il grado di precisione di costruzione.

10 schermi termici Conseguenze finanziarie I problemi elencati hanno un impatto economico non trascurabile. Tali costi aggiuntivi non sono stati ancora discussi con la ditta con la quale si è concordato di iniziare le discussioni quando tutti gli aspetti fossero stati completamente definiti, e quindi verosimilmente al completamento dell istallazione del primo sistema. È tuttavia doveroso compiere un tentativo di quantificazione, sulla base dei dati finora disponibili e di stime personali.

11 schermi termici Extra c o sti Za no n: pre visio ni 16-se t-03 Riferimento Importo Rive tti ma ggiora ti Comunic a zione Za non 16 ma ggio Rive tta tric i Comunic a zione Za non 16 ma ggio a) Extra c osto le ga a lluminio 2014 T6 Comunic a zione Za non 11 ma rzo Bloc c he tti d i a rre sto Comunic a zione Za non 20 ma rzo Ista lla zione b loc c he tti d i a rre sto Comunic a zione Za non 20 ma rzo Giunzioni b ime ta llic he a ggiuntive = 8x(8 + 16) Sulla b a se d e ll'offe rta 15 a p rile 2003 t+c Rond e lle a ta zza in ra me b e rillio Sulla b a se offe rta 7 giugno La vora zioni a ggiuntive c a mb ia me nto d e sign sup p Stima a gosto C o sto Ra m e -Be rillio C o sti a g o sto La vora zioni a ggiuntive p e zzi in ra me b e rillio Stima se tte mb re Controlli ra d iogra fic i in Za non Offe rta Istituto Ita lia no d e lla Sa ld a tura a) b) Controlli ra d iogra fic i a l CERN Offe rta Istitut Fra nç a is d e Soud ure a) b) NOTE sommano a) Me tà de l c osto c on Zanon iva b) di c ui 15,000 ric hie sti sui fondi 2004 totale Nelle richieste 2004 non sono previste cifre per questi extracosti (salvo 15 k per i controlli radiografici)

12 unità di scarica del Magnete Toroidale e del Solenoide about 100 m µ LASA PROPOSAL APRIL 15th, 2002 BT+ECTs 5.14H BT Barrel Toroid Solenoide µ Rtot= µ 8 ka/ 8V Ground Fault Protection Barrel Solenoid 1,33 H Rtot= 1.1 H µ ECT/1 RS tot=0,19 mohm 1.1 H ECT/2 µ µ

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

14 coil casing Tutti gli otto coil casing (Alstom Switzerland + Schelde Exotech, NL + Leipert, D ) sono stati tutti consegnati al CERN

15 camere a vuoto Sei camere a vuoto (FCM Oviedo, ES) sono state consegnate al CERN; tuttavia: Le due ultime camere a vuoto presentano dei fuori tolleranza geometrici La permeabilità magnetica dell acciaio è mediamente con punte di 1.6 (valore di specifica < 1.2) La procedura per la saldatura orbitale non è stata ancora definita.

16 integrazione 1 Superate le difficoltà della prima realizzazione, le integrazioni-1 sono proseguite con perfetta regolarità e ora: 6 masse fredde sono state integrate con successo; 1 è in fase di polimerizzazione 1 è pronta alla bladderizzazione La conclusione è prevista a metà ottobre 03

17 alcune fasi dell integrazione 1 attrezzo di ribaltamento per l incassamento delle bobine il coil casing mentre viene calato su una doppia galletta vengono montati i coperchi che le doppie gallette impilate in chiudono la doppia galletta attesa dell integrazione 1 un coil casing completo di due doppie gallette, pronto per la bladderizzazione

18 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; -11 bobine avvolte su 16; - 5 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; -il collaudo in superficie del primo ECT è previsto nell autunno 2004.

19 solenoide centrale solenoide centrale agosto 2003 Il solenoide è stato spostato nella camera bianca; ottobre 2003 Survey dimensionale e eventuale riallineamento; novembre 2003 Inserimento nel criostato LAr gennaio 2004 Test criogenico

20 Missioni Interno Missioni Estero Consumo richieste 2004 Costruzione Run Down Unit per BT + ECT 48 6,0 Costruzione schermo termico per BT 72 9,0 Riunioni di coordinamento 10 1,5 gu mu 16,5 Installazione schermi termici, rilievi e installazione RDU 16 80,0 Partecipazione ai test delle bobine 6 30,0 Coordinamento e riunioni di lavoro 3 15,0 Conferenze internazionali (ASC 2004 (Florida)) 2 8,0 Liquidi criogenici 133,0 30% su 2000 litri 7,0 azoto litri 7,0 Lavorazioni, preparazione campioni e accessori misure 10,0 Radiografie e altri controlli per saldature 15,0 Materiali consumo officina, vuoto, elettronica e stampanti 22,0 Software: aggiornamento FE et al. 10,0 Immagazzinamento attrezzatura per avvolgimento bobine 40,0 111,0 Imp., Attr. e Macch. Laser per puntamento e telecomando Leica 7,5 Costruzione App. 0,0 Totale richieste ,0

21 elenco persone afferenti all esperimento ATLAS_MAG Ricercatori (2.0 equivalenti su 4) Acerbi Emilio PO 20% Bellomo Giovanni PA 50% Broggi Francesco Ric 50% Volpini Giovanni Ric 80% Tecnologi (2.55 equivalenti su 3) Alessandria Franco DT 75% Baccaglioni Giuseppe Tecn 100% Rivoltella Giancesare Tecn 80% Tecnici (4.40 equivalenti su 5) Cartegni Giancarlo TU 75% Leone Augusto STER 100% Paccalini Antonio CTER 100% Pedrini Danilo STER 75% Todero Maurizio STER 90% Totale: 8.95 persone equivalenti su 12 persone afferenti Quota servizi generali 45% su 5 Quota servizio officina 45% su 2

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