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Deutsch Case study CERN: Borri protegge l’acceleratore di particelle
Large Hadron Collider (LHC), l’acceleratore di particelle più grande del mondo e il più complesso strumento scientifico mai esistito è protetto dalle soluzioni Borri
L'utente finale: il CERN
Il CERN (Consiglio Europeo per la Ricerca Nucleare) è il più grande laboratorio al mondo di fisica delle particelle. Oggi ne fanno parte 21 stati membri più alcuni osservatori, compresi stati extraeuropei.
Lo scopo principale del CERN è quello di fornire ai scienziati gli strumenti necessari per la ricerca. Nel 2008 è
entrato in funzione, presso il CERN di Ginevra, il Large Hadron Collider (in italiano: grande collisore di adroni,
abbreviato LHC) l’acceleratore di particelle più grande e potente finora realizzato, utilizzato per ricerche
sperimentali nel campo della fisica delle alte energie. È costruito all’interno di un tunnel sotterraneo a 100 metri
di profondità, lungo 27 km situato al confine tra la Francia e la Svizzera,
I fisici di tutto il mondo si propongono di utilizzare LHC per avere risposte a varie questioni che reputano fondamentali per il proseguimento dell’indagine fisica.
Nel 2012 è stata raggiunta l’energia massima mai toccata di 8000 miliardi di elettronvolt (8 TeV) e gli ulteriori
dati acquisiti durante l’esperimento hanno portato all’annuncio da parte del CERN della scoperta di
una particella compatibile con il bosone di Higgs.
La sfida
Un problema nell’alimentazione che fornisce tutto il sistema di sicurezza e lo stesso acceleratore di particelle porta, nel miglior dei casi a dover ricorrere a una procedura di arresto controllata che implica dei costi notevoli e ha un impatto sulla programmazione e gli esperimenti.
Il 14 febbraio 2013 il CERN di Ginevra ha iniziato la prima fermata (LS1) del sistema LHC.
Nel quadro complessivo degli interventi sono stati sostituiti tutti i gruppi di continuità in corrente alternata ed in corrente continua (AC e DC UPS) e delle relative batterie, con nuovi apparati equipaggiati con tecnologia allo stato dell’arte.
Inoltre è stata eseguita la manutenzione straordinaria e il potenziamento del sistema, attività necessarie per continuare il programma di esperimenti di ricerca sulle particelle subatomiche.
I requisiti principali richiesti
In particolare un aumento dell'affidabilità di impianto, in modo da ridurre la necessità di manutenzione ordinaria e straordinaria
Una riduzione del tempo effettivo di fermo macchina per la manutenzione ordinaria o straordinaria. In particolare veniva richiesto un tempo di fermo inferiore alle 4 ore.
Il limite esistente si lega al fatto che le operazioni di manutenzione implicavano la fermata dell'acceleratore con conseguenti ritardi legati agli step di avanzamento della ricerca. La richiesta specifica riguardava il superamento di tali limiti in modo da consentire al programma di ricerca di avere maggiore continuità.
La soluzione
Borri Spa ha fornito sia gli UPS in corrente alternata che quelli in corrente continua. Dopo un’analisi congiunta con gli esperti del CERN, si è optato per un sistema di protezione dell’alimentazione di tipo distribuito, con apparecchiature di varie taglie che alimentano, in configurazione ridondante, i sistemi di sicurezza e spegnimento controllato dell’acceleratore.
Tutti gli UPS sono caratterizzati dalla tecnologia Borri ad assorbimento sinusoidale in ingresso (fattore di potenza unitario e distorsione armonica di corrente inferiore al 3%) e sono derivati dalle serie B8000FXS e B9000FXS, con personalizzazioni che hanno riguardato la colorazione e il sistema di EPO (Emergency Power Off, spegnimento di emergenza dell’UPS). Particolare è anche la configurazione in ridondanza, che prevede tre UPS a interruttori statici in cascata, che realizzano un sistema tollerante fino al secondo guasto.
La protezione dei sistemi ausiliari in corrente continua a 48 Vdc è stata sviluppata, in accordo alle richieste del CERN, partendo da un raddrizzatore di derivazione Oil & Gas, della serie RTB.e da 100 A, integrato con un sistema di gestione della ridondanza personalizzato, che prevede un doppio percorso sia per l’alimentazione dei carichi, che per la ricarica delle batterie di backup.
I vantaggi per il cliente
- Notevole risparmio energetico grazie ad un aumento del 7% del rendimento del sistema.
- Aumento dell’affidabilità di sistema e riduzione delle fermate per manutenzione grazie alla configurazione fault tolerant al secondo guasto.
