Presentacin de PowerPoint

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Actividades de ID en el CIEMAT para
Aceleradores de Partículas Luis
García-Tabarés Jefe del Grupo de
Superconductividad Aplicada CEDEX-CIEMAT (luis.gar
cia_at_cedex.es//luisgt_at_ciemat.es)
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RECURSOS HUMANOS DEL CIEMAT PARA ACELERADORES
GRUPO DE SUPERCONDUCTIVIDAD APLICADA
GRUPO DE ACELERADORES
CREACIÓN 1996(Grupo Mixto CEDEX/CIEMAT) TAMAÑO
ACTUAL 14 PERSONAS OBJETIVO 2010 17
PERSONAS ACTIVIDADES ASIGNADAS Diseño y
Fabricación de Sistemas
Superconductores (
Incluye Imanes) Diseño y Fabricación de Imanes
Resistivos Diseño y Fabricación de Imanes
Pulsados RadioFrecuencia Otros Componentes
de Aceleradores
CREACIÓN 2006 TAMAÑO ACTUAL 8 PERSONAS OBJETIVO
2010 23 PERSONAS ACTIVIDADES ASIGNADAS
Dinámica de Haces Diseño de Máquina
RadioFrecuencia Alto Vacío Instrumentación
Instalación y Commissioning
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EL GRUPO DE SUPERCONDUCTIVIDAD APLICADA (1)

• Centro de ID dependiente del M. de Educación y
  Ciencia. Tamaño 1500 personas. Localización
  Sede Central en Madrid 5 Centros en España
• ACTIVIDADES GENERALES
• Renovables
• Fusión por Confinamiento Magnético
• Gestión de residuos radioactivos
• Biología Molecular y Celular
• Computación y Comunicaciones
• Tecnologías de Combustión y Gasificación
• FISICA DE ALTAS ENERGÍAS

Centro de ID dependiente del M. de Fomento.
Tamaño 800 personas. Localización Diferentes
laboratorios en el Área de Madrid ACTIVIDADES
GENERALES Ingeniería Civil Puertos y
Costas Estudios Hidrográficos Medio
Ambiente TRANSPORTE
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EL GRUPO DE SUPERCONDUCTIVIDAD APLICADA (2)

• GRUPO DE SUPERCONDUCTIVIDAD APLICADA
• Creado en 1996
• Tamaño 14 personas
• Instalaciones
• Laboratorio de Superconductividad
• Laboratorio de Energía
• Instalación de Bobinado

• ACTIVIDADES
• Superconductividad
• Máquinas Eléctricas
• Electrónica de Potencia
• Sistemas de Control
• Montaje y Ensayos

• ACTIVIDADES
• Superconductividad
• Imanes
• Radio-Frecuencia
• Sistemas de Control
• Diseño Fabricación

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ACTIVIDADES DEL GRUPO DE SUPERCONDUCTIVIDAD
Todas las actividades están relacionadas con el
electromagnetismo aplicado en diferentes áreas,
con desarrollos comunes que son altamente
interdisciplinarios.
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ACTIVIDADES EN SUPERCONDUCTIVIDAD IMANES (1)
La actividad principal del grupo son los imanes
y en particular los superconductores. Estos
pueden cla-sificarse atendiendo a diferentes
criterios co-mo su geometría, tec-nología de
fabricación o materiales utilizados, además de la
aplicación final.
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ACTIVIDADES EN SUPERCONDUCTIVIDAD IMANES (2)
IMANES DE BAJA Tc PARA EXPERIMENTOS
Primer Solenoide de NbTi (1990)
Sistema Completo para el Ensayo de Fuentes de
Alimentación (2005)
Imán Combinado de Alto Campo (1992)
Se han desarrollado Solenoides de NbTi para
experimentos de Física como el Efecto Hall
Cuántico. Se han desarrollado Solenoides de
Nb3Sn como insertos para Imanes de Alto Campo (gt
12 T) También se han desarrollado solenoides en
pancakes dobles de NbTi para el ensayo de la
Fuente de Alimentación del experimento AMS en la
Estación Espacial Internacional
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ACTIVIDADES EN SUPERCONDUCTIVIDAD IMANES (3)
IMANES DE ALTA Tc PARA EXPERIMENTOS
Se está desarrollando un sistema completo de
imán de alta Tc para su aplicación en un
Girotrón. Utiliza cintas comerciales de BiSCCO y
está bobinado en pancakes dobles conectados en
serie. Se refrigera con un criorefrigerador.
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ACTIVIDADES EN SUPERCONDUCTIVIDADACELERADORES
GENERAL
La mayoría de aceleradores necesitan imanes
para curvar la trayectoria de las partículas,
focalizarla o corregirla. Cuando las energías son
elevadas los campos magnéticos necesarios también
lo son y los imanes han de ser superconductores.
Los grandes colisionadores como el LHC son,
entonces, grandes instalaciones
superconductoras. Por otra parte, la
aceleración de las partículas se consigue con
campos eléctricos de alta frecuencia en las
cavidades de radiofrecuencia. Para grandes
energías estas cavidades también han de ser
superconductoras
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ACTIVIDADES EN SUPERCONDUCTIVIDADACELERADORES
EL LHC (1)
El desarrollo de imanes superconductores para
el LHC ha sido la actividad principal del grupo
durante muchos años. Se han diseñado, construido
y ensayado múltiples prototipos, ya sea
exclusivamente por el equipo o bien en
colaboración con la industria. De entre todos
ellos destacan los dos cuadrupolos mostrados en
la figura.
El Trim Quadrupole para el LHC (1998) (Sección
Recta)
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ACTIVIDADES EN SUPERCONDUCTIVIDADACELERADORES
EL LHC (2)
Sextupolo tipo Cos 3T para el LHC (1992)
Octupolo tipo Superférrico para el LHC (1995)
Prensa Superconductora para el ensayo mecánico de
bobinas de imanes del LHC (1997)
También se desarrollaron diversos multipolos de
diferentes tipos e incluso se abordó una línea de
investigación básica para optimizar el diseño
mecánico de las bobinas de estos multipolos.
Algunos de estos imanes fueron finalmente
fabricados y suministrados en la industria.
Sextupolos hechos en la Industria para el LHC
(2001)
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ACTIVIDADES EN SUPERCONDUCTIVIDADACELERADORES
EL LHC (3)
Conjunto completo de 4 Tomas de Alimentación de
Alta Tc para el LHC (2001)
Hace algunos años, el grupo participó en un
programa de RD para desarrollar tomas de
alimentación basadas en fibras de BiSCCO crecidas
con láser, para alimentar los imanes correctores
del LHC.
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ACTIVIDADES EN SUPERCONDUCTIVIDADACELERADORES
EL LHC (4)
Dos posibles soluciones para el Next European
Dipole
El CIEMAT lleva varios años participando en el
proyecto del Next European Dipole. En una
primera fase en la caracterización de cables de
Nb3Sn de alta densidad de corriente y en el
diseño de nuevas geometrías de imanes como el
Common Coil Concept. En una segunda (solicitada
al FP7) el CIEMAT puede participar en la
fabricación de nuevos correctores de Nb3Sn para
el upgrade de LHC u otros aceleradores.
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ACTIVIDADES EN SUPERCONDUCTIVIDADACELERADORES
XFEL (1)
Imán Combinado Superconductor para XFEL (2006)
El grupo ha desarrollado un prototipo de imán
super-conductor combinado (un cuadrupolo un
dipolo) para el Láser de Electrones Libres de
Rayos X (XFEL). El imán ha sido ensayado e
instalado con éxito y actualmente se están
fabricando otras tres unidades. La fabricación de
100 de estos imanes será parte de la contribución
española a XFEL
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ACTIVIDADES EN SUPERCONDUCTIVIDADACELERADORES
FAIR
El CIEMAT liderará la contribución española a
FAIR (Facility for Antiproton Ion Research)
coordinando el suministro, entre otras coas, de
los multipletes super-conductores para el Super
Fragment Separator (SFRS), que consisten en
diversas combinaciones de imanes superférricos,
algunos de ellos combinados.
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ACTIVIDADES EN SUPERCONDUCTIVIDADACELERADORES
TESLA 500
Imán Combinado Superconductor para TESLA500(2003)
Mesa Encintadora para TESLA500 (2001)
Toma de Alimentación Para TESLA500 (2001)
Entre los años 1999 y 2003, CIEMAT contribuyó
al proyecto TESLA500 con un imán superconductor
desarrollado con tecnologías de cintas y tomas de
alimentación con fibras de BiSCCO. Aunque el
proyecto se paralizó, ha sido el germen de las
posteriores contribuciones a XFEL e ILC.
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ACTIVIDADES EN SUPERCONDUCTIVIDADACELERADORES
ILC (1)
Estación de Ensayos Magnéticos en SLAC para el
Imán Combinado desarrollado en CIEMAT
En el año 2006 se envía a SLAC el imán de
TESLA500 (candidato para ILC) para la
caracterización de su estabilidad magnética.
(Ensayo no realizado de momento) En el año 2007
CIEMAT manda un EoI para hacer un prototipo de
imán de ILC financiado conjuntamente por CIEMAT
y el MEC
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ACTIVIDADES EN SUPERCONDUCTIVIDADACELERADORES
ILC(2)
Actualmente se barajan dos posibilidades para
los cuadrupolos del ILC la solución superférrica
(Fermilab) que es mas simple y tiene mayor
estabilidad del eje magnético y la solución Cos2T
(CIEMAT), que puede alcanzar mayor gradiente de
campo (puede ser la única posible en función de
la energía del acelerador)
Los dos posibles diseños para los cuadrupolos de
ILC
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ACTIVITIDADES EN ACELERADORES
CLIC/CTF3 (1)
Corrector Horizontal/Vertical
En 2004 el CIEMAT se unió al experimento CTF3
para probar la viabilidad de CLIC (CERN). Nuestra
contribución consiste en el suministro de
diversos imanes, tanto para el Combiner Ring,
como para las líneas de transferencia. En esta
contribución ha habido una importante
participación industrial.
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ACTIVITIDADES EN ACELERADORES
CLIC/CTF3 (2)
Mesa Móvil para Cuadrupolos
El CIEMAT también participa en la Test Beam
Line de CTF3, aportando 16 mesas móviles para la
sujeción y ajuste de los cuadrupolos y un
prototipo de PETS (Power Extraction Transfer
Structure) en la que se genera radiofrecuencia
por frenado del haz de electrones del llamado
Drive Beam. Será el componente básico de CLIC y
tiene una enorme complejidad tecnológica
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ACTIVITIDADES EN ACELERADORES
XFEL (2)
Esquema General de las Intersecciones de XFEL
También para XFEL, se ha propuesto otra
contribución del CIEMAT consistente en el
suministro de las llamadas intersecciones, que
separan dos onduladores. Contiene un imán
desplazador de fase, un cuadrupolo con su mesa
móvil, un corrector horizontal/vertical y un
soporte estructural, además de cierta
instrumentación
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ACTIVITIDADES EN ACELERADORES
RACETRACK MICROTRON
Cavidad de Aceleración y distribución del Campo
Eléctrico
CIEMAT participa en un proyecto de desarrollo
de un Microtrón liderado por la UPC. Se ha
participado en el diseño de la Cavidad de
Aceleración y de los Imanes de Retorno y está
previsto participar en la fabricación de dicha
Cavidad.
Cálculo de los Imanes de Retorno
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INSTALACIONES LABORATORIO DE SUPERCONDUCTIVIDAD
Laboratorio de Superconductividaden el CEDEX
Instalación de Bobinado en el CIEMAT
Nuestro grupo cuenta con dos laboratorios
especializados. Uno es el de superconductividad,
localizado en el CEDEX, donde se realizan ensayos
de imanes superconductores. Se dispone de fuentes
de alimentación de hasta 2000 A, dos criostatos
para imanes de baja temperatura crítica y uno
para imanes de alta temperatura crítica,
refrigerados por criorefrigerador. También se
cuenta con la instrumentación necesaria para
realizar estos ensayos. El laboratorio se
complementa con una instalación de bobinado para
fabricar imanes, que está situada en el CIEMAT.
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INSTALACIONES LABORATORIO DE ENERGÍA
Laboratorio de Energía en el CEDEX
El segundo Laboratorio está dedicado a Energía.
Tiene un foso para ensayo de volantes de inercia
a velocidad, potencia y energía nominales. Cuenta
con una potencia instalada de 500 kVA, una grúa
de 16 T y sala de control. En este Laboratorio,
se ensamblan y ensayan, también, los
convertidores de potencia.
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• GRACIAS POR SU ATENCIÓN
• Luis García-Tabarés
• Jefe del Grupo de Superconductividad Aplicada
  CEDEX-CIEMAT
• (luis.garcia_at_cedex.es//luisgt_at_ciemat.es)