{"id":18330,"date":"2022-03-04T07:30:16","date_gmt":"2022-03-04T06:30:16","guid":{"rendered":"https:\/\/www.unilab.eu\/?p=18330"},"modified":"2022-02-02T11:37:23","modified_gmt":"2022-02-02T10:37:23","slug":"large-hadron-collider","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/www.unilab.eu\/it\/articoli\/coffee-break-it\/large-hadron-collider\/","title":{"rendered":"Il Large Hadron Collider: refrigerato a CO2"},"content":{"rendered":"<p>Il <strong>Large Hadron Collider<\/strong> (o <strong>LHC<\/strong>) viene considerato a tutti gli effetti uno degli acceleratori pi\u00f9 importanti per studiare la fisica delle particelle. Lo strumento in questione \u00e8 posto a circa 100 metri di profondit\u00e0 sotto i <strong>laboratori del CERN a Ginevra <\/strong>e si compone di un gigantesco anello dal diametro di 27 chilometri.<\/p>\n<p>La sua principale funzione consiste nello spingere atomi di diverse sostanze a velocit\u00e0 prossime a quelle della luce, facendole collidere per analizzarne gli effetti.Visto che le operazioni da esso svolte richiedono apposite apparecchiature dedite al raffreddamento, \u00e8 recentemente stato convertito a <strong>sistemi con CO<sub>2 <\/sub>transcritico<\/strong>.<\/p>\n<p><strong>A cosa serve la refrigerazione nell\u2019LHC<\/strong><\/p>\n<p>I sistemi di refrigerazione accessori al Large Hadron Collider sono cruciali per permettere il corretto funzionamento dei <strong>sensori di silicio<\/strong>. Il compito di tali sensori \u00e8 infatti estremamente delicato, poich\u00e9 gli stessi devono rilevare le tracce emesse dalle particelle durante le collisioni.<\/p>\n<p>Per fare ci\u00f2 \u00e8 imperativo che essi continuino a operare sempre a una <strong>temperatura stabile<\/strong>, cos\u00ec da evitare fluttuazioni nelle misurazioni e compromissioni degli esperimenti. Il raffreddamento deve quindi essere realizzato ad hoc, assicurando prestazioni del tutto ottimali.<\/p>\n<p>In alcune reazioni nucleari, poi, si verifica spesso il <strong>rilascio di radiazioni<\/strong> che possono danneggiare i sensori. Per scongiurare l\u2019eventualit\u00e0 e minimizzarne gli eventuali effetti dannosi, le temperature vengono abbassate ulteriormente sotto gli 0 \u00b0C.<\/p>\n<p><strong>Perch\u00e9 scegliere la CO<sub>2<\/sub> come refrigerante<\/strong><\/p>\n<p>Nel 2026 l\u2019acceleratore di particelle LHC verr\u00e0 aggiornato per il cosiddetto <strong>programma di alta luminosit\u00e0<\/strong> (HL-HLC). Tale upgrade aumenter\u00e0 di un fattore 10 la densit\u00e0 delle particelle create dalla collisione, producendo un\u2019emissione di radiazioni ancora pi\u00f9 elevata.<\/p>\n<p>A fronte di ci\u00f2 si sono pertanto resi necessari dei <strong>miglioramenti sostanziali<\/strong> da eseguire anche ai sistemi di raffreddamento, che dovranno essere in grado di dissipare una potenza nominale fino a 300kW per ATLAS e 500kW per CMS (due tra i rilevatori pi\u00f9 noti del Large Hadron Collider).<\/p>\n<p>Viste le <strong>restrizioni sui refrigeranti HFC<\/strong>, si \u00e8 poi pensato di ricorrere ai refrigeranti naturali: soluzioni meno problematiche per l\u2019ambiente e capaci di raggiungere alte performance con bassi consumi energetici. Nello studio del progetto sono stati considerati etano ed etilene ma, a causa della loro elevata infiammabilit\u00e0, si \u00e8 preferito puntare sul gi\u00e0 citato sistema a CO<sub>2<\/sub> transcritico.<\/p>\n<p>La struttura comprender\u00e0 un primario a due stadi che sfrutter\u00e0 <strong>apparecchiature<\/strong> <strong>transcritiche a R744<\/strong>, supportate da un circuito secondario a bassa temperatura, nel quale verr\u00e0 pompata l\u2019anidride carbonica. Ritornando all\u2019esempio dei due rilevatori ATLAS e CMS, con questo nuovo sistema sar\u00e0 possibile portare le temperature dei sensori fino a -43 \u00b0C.<\/p>\n<p><strong>Il futuro dei sistemi di raffreddamento a CO<sub>2<\/sub><\/strong><\/p>\n<p>Il primo prototipo del sistema di raffreddamento a CO<sub>2<\/sub> \u00e8 gi\u00e0 stato costruito e installato in uno dei laboratori del CERN (come riporta <a href=\"https:\/\/www.coolingpost.com\/world-news\/large-hadron-collider-moves-to-co2-refrigeration\/\">questo<\/a> l\u2019articolo di Cooling Post). Prima di applicarlo all\u2019LHC, per\u00f2, verr\u00e0 sperimentato con attenzione, cos\u00ec da <strong>verificarne l\u2019affidabilit\u00e0<\/strong>.<\/p>\n<p>Tra i test pi\u00f9 significativi che si stanno conducendo, vi sono quelli sui <strong>compressori<\/strong>. Se ne stando provando di differenti marche per studiarne le prestazioni e constatare quali siano i pi\u00f9 adatti. Lo scopo \u00e8 dare vita a un sistema di raffreddamento in grado di raggiungere una capacit\u00e0 massima di 75kW, operando a una pressione di 6bar.<\/p>\n<p>La soluzione trovata dagli scienziati del CERN ha spinto molti altri istituti che lavorano con gli inseguitori di particelle a sviluppare <strong>sistemi di raffreddamento evaporativo a CO<sub>2<\/sub><\/strong>, basati su loop pompati meccanicamente.<\/p>\n<!--themify_builder_content-->\n<div id=\"themify_builder_content-18330\" data-postid=\"18330\" class=\"themify_builder_content themify_builder_content-18330 themify_builder tf_clear\">\n    <\/div>\n<!--\/themify_builder_content-->\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"<p>Il Large Hadron Collider (o LHC) viene considerato a tutti gli effetti uno degli acceleratori pi\u00f9 importanti per studiare la fisica delle particelle. 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