DAI. Dział Budowy Aparatury i Infrastruktury Naukowej (DAI) Marek Stodulski. w latach Przegląd IFJ PAN, 2011

Transkrypt

1 Dział Budowy Aparatury i Infrastruktury Naukowej () w latach Marek Stodulski Przegląd IFJ PAN, 2011

2 Zadania i struktura W latach realizował jedno zadanie: Budowa detektorów i infrastruktury badawczej dla eksperymentów fizyki i nauk pokrewnych W realizacji tego zadania brali udział również pracownicy innych komórek organizacyjnych IFJ PAN Skład osobowy w latach 2009/2010 był następujący: Doktorzy Inżynierowie Technicy Razem 5/ 5 13/ 20 16/ 15 34/ 40 7 marca 2011 Przegląd IFJ PAN, Dział Budowy Aparatury i Infrastruktury Naukowej () w latach

3 Plany przedstawione w trakcie przeglądu IFJ PAN w 2009 planował udział w następujących przedsięwzięciach: montaż i instalacja modułów SMRD w J-PARC (2009) zakończyć montaż systemu zasilającego nadprzewodzące cewki wszystkich pięciu modułów stellaratora W7-X budowanego w IPP Greifswald (2011) wziąć udział w budowie lasera na swobodnych elektronach X-FEL ( ) kontynuować udział w projekcie CTA (struktura teleskopu, zwierciadła kompozytowe) wziąć udział w obsłudze magnesów LHC i systemów chłodzenia/gazowych eksperymentu ATLAS w trakcie planowanych przerw ( ) brać udział w projektach realizowanych w IFJ PAN ( np. radioterapia protonowa nowotworu oka..) 7 marca 2011 Przegląd IFJ PAN, Dział Budowy Aparatury i Infrastruktury Naukowej () w latach

4 Realizacja planów SMRD W okresie od lutego do lipca 2009 r. przy współpracy i pod nadzorem dwóch inżynierów złożono (po lewej) i zainstalowano w magnesie T2K (po prawej) 248 pionowych i 192 poziomych modułów SMRD 7 marca 2011 Przegląd IFJ PAN, Dział Budowy Aparatury i Infrastruktury Naukowej () w latach

5 Realizacja planów W7 X W latach zainstalowano systemy zasilania cewek nadprzewodzących na czterech modułach W7 - X. Na piątym będzie zainstalowany w W latach będą połączone przewody zasilające sąsiadujących ze sobą modułów. Schemat rozmieszczenia przewodów na jednym z modułów (góra); przewody wyprodukowane w Julich (dół) Wykorzystanie balonów z helem w trakcie montażów przewodów na modułach Nadprzewodzące przewody zlutowane (góra); Quench Detection system zmontowany na jednej z cewek (dół) Moduł 5 w końcowej pozycji na ringu 7 marca 2011 Przegląd IFJ PAN, Dział Budowy Aparatury i Infrastruktury Naukowej () w latach

6 Realizacja planów XFEL W latach rozpoczął w DESY prace przygotowawcze dla określenia zakresu i harmonogramu prac, które IFJ PAN wykona w ramach polskiego wkładu rzeczowego w budowę lasera na swobodnych elektronach. W wyniku tych prac zostały podpisane w grudniu 2010 r. dwu- i trójstronne porozumienia: DESY IFJ PAN, XFEL GmbH IPJ - IFJ PAN, IPJ - IFJ PAN, które określają zobowiązania merytoryczne IFJ PAN i finansowe IPJ w latach IFJ PAN jest odpowiedzialny za przygotowanie ( ) i przeprowadzenie ( ) testów kwalifikacyjnych następujących komponentów XFELa: nadprzewodzących magnesów, wnęk rezonansowych i krio - modułów Aktualnie istniejące stanowiska, na których testowano w 2010 r. prototypy wnęk rezonansowych (po lewej), magnesów nadprzewodzących (w środku) i kriomodułów (po prawej) 7 marca 2011 Przegląd IFJ PAN, Dział Budowy Aparatury i Infrastruktury Naukowej () w latach

7 W 2010 r. przedstawił kompletny projekt struktury małego teleskopu (po lewej). Projekt obejmuje optymalizacje elementów strukturalnych (materiał, wymiary), obliczenia deformacji i naprężeń pod wpływem statycznych, temperaturowych i dynamicznych obciążeń, analizę modalną (po prawej) a także oszacowanie kosztów wykonania struktury zweryfikowane u potencjalnych wykonawców. Aktualnie analizowane są opcjonalne rozwiązania pod kątem obniżenia kosztów. Realizacja planów CTA Zaproponowano również sandwiczową strukturę zwierciadła o średnicy 1200 mm (po lewej). Sferyczna warstwa stanowiąca po napyleniu powierzchnię zwierciadła nakładana jest na laminowaną płytę w specjalnie zaprojektowanym urządzeniu metodą infuzji. Wykonano i przebadano cztery próbki zwierciadeł o średnicy 200 mm (po prawej). Aktualnie prowadzone są prace nad próbka o średnicy 400 mm. Celem jest wyprodukowanie zwierciadła o zadanych wymiarach, które byłoby testowane na strukturze teleskopu. Jednym z rezultatów tych prac jest przyznanie finansowania z FNiTP na lata marca 2011 Przegląd IFJ PAN, Dział Budowy Aparatury i Infrastruktury Naukowej () w latach

8 Realizacja planów LHC - Electrical Quality Assurance Team (ELQA) W 2009 r. trwała niespodziewana przerwa w pracy LHC spowodowana awarią w 2008 r. Grupa ELQA złożona z pracowników IFJ PAN pod kierownictwem inżynierów z odegrała istotną rolę w naprawie i ponownym uruchomieniu akceleratora. Grupa ELQA przeprowadziła kompletne pomiary weryfikujące jakość obwodów elektrycznych magnesów nadprzewodzących. Jako pierwsza zmierzyła w tunelu LHC bardzo małe oporności (rzędu nω) połączeń pomiędzy uzwojeniami głównych magnesów akceleratora w stanie nadprzewodnictwa (bez konieczności otwierania połączeń między magnesami)). Wyniki pomiarów były bardzo pomocne dla innych grup w CERN opracowujących udoskonalony system zabezpieczenia magnesów przed wytrąceniem ze stanu nadprzewodnictwa. ELQA zmodernizowała istniejący a także wprowadziła nowy sprzęt pomiarowy wykorzystywany podczas naprawy i ponownego uruchomienia LHC. Pomiary w tunelu LHC (po lewej), przykłady zmodernizowanego sprzętu pomiarowego i jego oprogramowania (po prawej) 7 marca 2011 Przegląd IFJ PAN, Dział Budowy Aparatury i Infrastruktury Naukowej () w latach

9 Realizacja planów LHC Interconnection Inspection Team (ICIT) Grupa ICIT złożona z pracowników IFJ PAN pod kierownictwem inżyniera z przeprowadziła inspekcję magnesów nadprzewodzących i ich połączeń wykorzystując różne metody: endoskopię, reflektometrię mikrofalową, ultra dźwięki i sprawdzenie wzrokowe. Zasadnicze znaczenie miało sprawdzenie rur wiązek i kriostatów łączących przy pomocy endoskopu. Wyniki tych badań umożliwiły zidentyfikowanie modułów łączących rury wiązek (PIM), które należało wyciąć i wymienić; określenie procedur czyszczenia rur wiązek a także zlokalizowanie miejsc, w których mogło dojść do zwarcia przewodów zasilających z tak zwaną zimną masą. Grupa ICIT we współpracy z pracownikami CERN opracowała metodę lokalizacji uszkodzonych modułów PIM z dokładnością o rząd wyższą od używanej poprzednio. Metodę można stosować do ciągu magnesów bez otwierania połączeń między nimi. Uszkodzony PIM (po lewej), zanieczyszczona rura wiązki (w środku) przewód zasilający dotyka zimną masę (po prawej) 7 marca 2011 Przegląd IFJ PAN, Dział Budowy Aparatury i Infrastruktury Naukowej () w latach

10 Realizacja planów ATLAS W ramach przygotowań do uruchomienia eksperymentu pracownicy IFJ PAN pod kierunkiem inżyniera z wykonali istotne modyfikacje systemu chłodzenia z odparowaniem dla detektora wewnętrznego. Przerobiony został układ dystrybucji czynnika chłodzącego (zawory, rury,...). Po modyfikacjach układ został sprawdzony na szczelność. Od ponownego uruchomienia LHC detektor wewnętrzny funkcjonuje i dostarcza dane do analizy. Po uruchomieniu eksperymentu rozpoczęto prace badawczo - rozwojowe nad system chłodzenia z użyciem innych czynników chłodniczych. Inżynierowie z biorą udział w zaprojektowaniu stanowiska badawczego do chłodzenia dwutlenkiem węgla. Celem jest wykonanie standardowego stanowiska, które mogłoby być łatwo modyfikowane do potrzeb wszystkich zainteresowanych grup. 7 marca 2011 Przegląd IFJ PAN, Dział Budowy Aparatury i Infrastruktury Naukowej () w latach

11 Realizacja planów IFJ PAN W latach inżynierowie i technicy byli zaangażowani w prace mechaniczne dla: 1. Stanowiska do radioterapii protonowej: modernizacja urządzenia do szybkiego odcinania wiązki protonów, modernizacja mocowań rozmaitych elementów stanowiska (rura wiązki, komory, itp.) wykonanie różnego typu fantomów gałki ocznej, modulatorów piku Bragg a, kolimatorów i osłon przed promieniowaniem. 2. Urządzenia do pomiaru neutronów opóźnionych: projekt, wykonanie i montaż bloku spowalniająco osłonowego. 3. Detektora LumiCal: zbudowanie wielowariantowego modelu przestrzennego, prace prototypowe dotyczące fragmentu detektora. 7 marca 2011 Przegląd IFJ PAN, Dział Budowy Aparatury i Infrastruktury Naukowej () w latach

12 W7 - X Poza planem ITER W 2009 r. porozumienie o współpracy między IPP Garching i IFJ PAN zostało rozszerzone o wykonanie w 30 polichromatorów dla grupy diagnostycznej w IPP. Trzy prototypy wykonane w 2009 przeszły pozytywnie testy na początku 2010 r. Seryjna produkcja skończy się w 2011 r. Od 2010 r. jeden inżynier przeprowadza obliczenia weryfikujące niektóre elementy infrastruktury eksperymentu ITER w tym również budynków. Przy użyciu pakietu ANSYS oraz dzięki udostępnionym przez Międzynarodową Organizację ITER modelom obliczeniowym zostały wykonane analizy statyczne z uwzględnieniem efektów nieliniowych (wyboczenia) i efektów zmęczenia materiałowego. Prowadzone były również analizy dynamiczne, w których wymuszeniami były obciążenia sejsmiczne. Po lewej przedstawiono obliczeniowy model eksperymentu w którym wytwarzana będzie plazma. Po prawej pokazane są wyniki obliczeń deformacji głównego naczynia próżniowego. 7 marca 2011 Przegląd IFJ PAN, Dział Budowy Aparatury i Infrastruktury Naukowej () w latach

13 Plany na Finansowanie przyznane XFEL ( ): Kontynuacja przygotowań do testów (2011) oraz przeprowadzenie testów magnesów, wnęk rezonansowych i krio modułów ( ). W7 X ( ): Zakończenie instalacji przewodów zasilających na ostatnim module (2011), wykonanie połączeń przewodów zasilających pomiędzy modułami ( ), wykonanie 30 polichromatorów (2011). CTA ( ): Zbudowanie prototypu struktury małego teleskopu lub jej części, zbudowanie prototypu zwierciadła o strukturze sandwiczowej. LHC ( ): Modernizacja sprzętu pomiarowego, który będzie używany w trakcie długiej przerwy w pracy LHC. Belle 2 (2011): Zaprojektowanie i wykonanie makiety krzemowego detektora wierzchołka. 7 marca 2011 Przegląd IFJ PAN, Dział Budowy Aparatury i Infrastruktury Naukowej () w latach

14 MPLN Przyznane finansowanie dotacja na podstawową działalność IFJ PAN wpływy z projektów prowadzonych przez 25,0 20,0 15,0 10,0 5,0 0, Rok kalendarzowy 7 marca 2011 Przegląd IFJ PAN, Dział Budowy Aparatury i Infrastruktury Naukowej () w latach

15 MPLN Przyznane finansowanie Dla poszczególnych projektów prowadzonych przez 12,000 10,000 8,000 6,000 4,000 2,000 ATLAS Belle 2 LHC CTA W7-X XFEL 0, Rok kalendarzowy marca 2011 Przegląd IFJ PAN, Dział Budowy Aparatury i Infrastruktury Naukowej () w latach

16 Plany na Finansowanie nie przyznane LHC (2013): W trakcie wizyty przedstawicieli CERN w Krakowie w grudniu 2010 został wstępnie określony udział IFJ PAN w pracach modernizacyjnych LHC. Obie grupy ELQA i ICIT będą uczestniczyły w tych pracach. Warunki finansowania będą negocjowane. SPIRAL 2 (2012): W trakcie wizyty przedstawicieli IFJ PAN w Caen w styczniu 2011 rozpoczęto proces określenia obszarów zainteresowania (brane są pod uwagę zarówno prace w GANIL jak i w IFJ PAN). Sposób finansowania - projekt współfinansowany? ESS w Lund (2016 -?): W wyniku kilkuletnich działań IFJ PAN projekt budowy European Spallation Source (ESS) znalazł się na mapie drogowej zatwierdzonej przez ministerstwo. W trakcie wstępnych rozmów zarysowała się możliwość wykorzystania doświadczenia IFJ PAN zdobytego w testach komponentów XFELa do budowy ESS. Super B (?) zadeklarował gotowość wykonania prac mechanicznych w IFJ PAN poczynając od połowy 2011 r. oraz prac montażowo-instalacyjnych poza IFJ PAN od 2014 r. 7 marca 2011 Przegląd IFJ PAN, Dział Budowy Aparatury i Infrastruktury Naukowej () w latach

17 Osobo-lata 120,0 Zapotrzebowanie osobowe W projektach prowadzonych przez (uwzględnione prace dla LHC w 2013) 100,0 możliwości 80,0 60,0 40,0 20,0 możliwości 0, Rok kalendarzowy 7 marca 2011 Przegląd IFJ PAN, Dział Budowy Aparatury i Infrastruktury Naukowej () w latach