Progetto per contribuire a rendere più verde l’attività del Cern
Per il Cern di Ginevra abbiamo condotto un’analisi di fattibilità sull’efficientamento “green” del progetto Atlas, uno dei più grandi esprimenti sulla fisica delle particelle ora in corso sul Large Hedron Collaider al Cern. Lo studio comprende la definizione del metodo di prova, tramite l’individuazione di modalità di test del sistema di raffreddamento dell’Inner Tracker affidabili e rappresentative da riprodurre in laboratorio, e la progettazione e realizzazione del relativo impianto prova.
Cliente: Cern
Il Cern (Conseil Européen pour la Recherche Nucléaire) di Ginevra è l’organizzazione europea per la ricerca nucleare, il più grande laboratorio al mondo di fisica delle particelle. Nei loro studi, volti a indagare com’è fatto l’universo e come funziona, i fisici del CERN usano alcuni dei più potenti acceleratori di particelle al mondo. Negli ultimi anni stanno cercando di rendere la propria ricerca più rispettosa dell’ambiente.
Progetto di ricerca Advantech TIME
Il progetto di ricerca del Cern al quale abbiamo collaborato è denominato “Warm CO2 as possible solution for ATLAS ITk cable cooling” e si occupa di Atlas, uno dei più grandi esperimenti installato al Cern, e, più nel dettaglio, del sistema di raffreddamento dei cavi dati e di potenza del suo ITk (Inner Tracker). Il progetto mira, senza modificare in alcun modo l’impianto esistente, in considerazione della sua complessità e dell’investimento economico sostenuto, a smaltire il carico termico sprigionato per il funzionamento dell’impianto in modo più verde. A tal fine è stato ipotizzato di sostituire il Perfluorocarburo (FC-72) in uso, molto efficiente per lo scambio termico, ma con un GWP (Global Warming Potential) molto elevato, circa 9.000, con CO2 che ha valore 1, quindi notevolmente meno aggressivo in termini di impatto ambientale. Una delle peculiarità dello studio svolto è stata quella di dover ricercare il modo per testare l’applicabilità della proposta mediante un impianto semplificato realizzato in laboratorio, data l’ovvia impossibilità di svolgere test sul sistema di raffreddamento reale del rilevatore interessato.
Fasi dell’analisi di fattibilità
- Individuazione delle condizioni al contorno assieme al CERN: carico termico, diametri dei tubi, temperature e pressioni di esercizio massime previste.
- Ideazione e realizzazione di un impianto prova in grado di:
a) simulare il cable cooling (il riscaldamento dall’esterno del tubo)
b) misurare le condizioni termodinamiche del fluido (pressione e temperatura) al variare delle condizioni di esercizio (potenza termica da scambiare, pressione di saturazione del fluido, portata del fluido)
c) determinare la condizione operativa di flusso migliore ottenibile (con/senza cambio fase) al variare delle condizioni di esercizio e del diametro del tubo. - Studio di una nuova soluzione per garantire un migliore contatto termico tra cavi ITk e sistema di raffreddamento.
