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Motherboard

Gli ingegneri del CERN devono trovare e disconnettere 9.000 cavi obsoleti

Ed è meglio che nessuno stacchi il cavo sbagliato.

di Victoria Turk
28 gennaio 2016, 9:42am

Il CERN, dimora del Large Hadron Collider, ha in serbo grandi piani per aggiornare il più grande acceleratore di particelle del mondo nei prossimi anni. Tuttavia, gli ingegneri che lavorano al progetto devono prima risolvere un problema: non c'è spazio per nuovi cavi negli iniettori che accelerano le particelle prima che queste entrino nel LHC.

In passato, quando aggiungevano o aggiornavano le componenti degli acceleratori, spesso gli ingegneri sostituivano anche i cavi che le connettevano. Nel processo, lasciavano al loro posto i vecchi cavi che non venivano più utilizzati. Ora c'è un groviglio di cavi obsoleti che impedisce l'installazione di quelli nuovi, necessari per il prossimo aggiornamento dell'acceleratore. Per fare spazio, gli ingegneri del CERN hanno intenzione di individuare e rimuovere i cavi vecchi e inutilizzati. Tutti e 9.000.

Distinguere i cavi funzionanti da quelli fuori servizio in uno degli esperimenti più impegnativi e costosi della storia alza non poco la posta in gioco. Stacca il cavo sbagliato e se ti va bene perdi capacità nel monitoraggio dati. Nello scenario peggiore, scolleghi un cavo fondamentale per la sicurezza e l'acceleratore smette semplicemente di funzionare. "Ecco perché è un'operazione delicata da completare—perché il minimo errore potrebbe causare problemi gravi nel momento del riavvio dell'acceleratore," mi ha spiegato Sébastien Evrard, l'ingegnere meccanico a capo del progetto di pulizia.

Ecco con cosa hanno a che fare. Immagine: CERN

Il CERN vuole installare cavi nuovi come parte del LHC Injectors Upgrade Project (LIU), uno dei progetti fondamentali previsto per la prossima fase di spegnimento del LHC, nel 2019. In preparazione, il team da 60 persone di Evrard sta affrontando le matasse di cavi relative a tre degli iniettori del'acceleratore: il Proton Synchrotron Booster (PS Booster), il Proton Synchrotron (PS), e il Super Proton Synchrotron (SPS). Fanno tutte parte di una catena di macchine che accelera le particelle nei fasci che poi raggiungono il LHC.

"Ovviamente, in un mondo ideale, avremmo rimosso i cavi vecchi e inutili prima di installare quelli nuovi, ma così non è stato," ha detto Evrard. "Oggi, tutti i contenitori di cavi—le canaline—sono stracolmi e non possiamo riempirli ulteriormente."

Gli ingegneri possono lavorare sulle macchine solo durante lo stop tecnico annuale, che dura un paio di mesi, durante l'inverno. Hanno iniziato a scollegare cavi nel PS Booster a dicembre, e ora sono passati al SPS. Non rimuoveranno del tutto i cavi fino al prossimo stop tecnico alla fine di quest'anno, sia perché non ne avrebbero il tempo, sia perché vogliono essere assolutamente certi di non aver danneggiato il funzionamento delle macchine.

Evrard ha detto che, su carta, il team ha identificato circa 3.000 cavi obsoleti per ogni iniettore—9.000 in totale. Nel PS Booster, ne hanno già trovati e scollegati 2.700 di quelli dichiarati obsoleti. "Abbiamo fiducia nel fatto che alla fine avremo un totale di 8.000 cavi preparati, pronti per essere rimossi l'anno prossimo," ha aggiunto Evrard.

Ogni cavo del PS Booster è lungo circa 50 metri e si estende a partire dagli edifici di superficie del CERN di Ginevra fino all'iniettore sotteraneo.

Il processo di ricerca e rimozione dei cavi è molto scrupoloso e per nulla allettante; a quanto pare, per Evrard convincere i tecnici a intraprendere questo titanica operazione di pulizia è stato difficilissimo, tuttavia la partenza dei nuovi progetti l'ha resa indispensabile.

I cavi da rimuovere sono generalmente associati a sistemi di controllo e di sicurezza che si sono evoluti notevolmente dal punto di vista tecnologico a partire dalla fondazione del CERN nel lontano 1954. Il protosincrotrone, il più vecchio dei tre acceleratori parte del progetto, è stato avviato per la prima volta nel 1959, molto prima che venisse costruito il Large Hadron Collider.

Le funzioni a cui erano destinati I vecchi cavi erano estremamente varie, dal trasportare dati prodotti da un acceleratore all'inviare il segnale di apertura di una valvola parte di un sistema di aspirazione, tanto per fare degli esempi. I cavi di alimentazione di grandi dimensioni, invece, non saranno rinnovati—sono stati concepiti per continuare a funzionare fino a quando la struttura sarà smantellata.

Evrard ha spiegato come il CERN nel corso degli anni abbia adottato l'abitudine "poco raccomandabile" di accumulare i nuovi cavi sopra quelli vecchi senza rimuoverli. Questa pratica rende la rimozione dei cavi vecchi molto più complicata di quanto si potrebbe pensare. Ad esempio, ogni cavo del PS Booster è lungo circa 50 metri e si estende a partire dagli edifici di superficie del CERN di Ginevra fino all'iniettore sotteraneo. "Questo spiega perché abbiamo iniziato a identificare i cavi e scollegarli quest'anno per rimuoverli solo l'anno prossimo," ha specificato Evrard.

Gli ingegneri hanno dato il via all'operazione in giugno facendo riferimento a un database che include caratteristiche tecniche, funzione e posizione di ogni cavo del CERN. "Ma naturalmente il database non è affidabile al cento per cento, questo significa che dovremo individuare la corretta localizzazione dei cavi obsoleti e verificare se sono ancora in uso," ha spiegato Evrard, "in queste due ultime settimane, abbiamo rilevato che circa il due per cento dei cavi ritenuti in precedenza obsoleti in realtà sono ancora in funzione e ci attendiamo che valga lo stesso anche per i rimanenti."

Prima che gli acceleratori vengano rimessi in moto alla fine di febbraio, tutte le attrezzature saranno controllate e ricontrollate per assicurarsi che tutto funzioni. Eppure, anche allora, questa operazione dalle proporzione epiche sarà ancora lontana dal concludersi. "Quest'anno abbiamo iniziato la pulizia ma proseguiremo con il lavoro durante ogni stop tecnico annuale fino alla fine del 2020," ha concluso Evrard, "non è una questione che si risolve in un anno; di fatto ci vorranno quattro anni per portarla a termine: non per niente la definisco un impresa titanica."

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