RESEARCH AND DEVELOPMENT FOR FUTURE LHC …€¦ · RESEARCH AND DEVELOPMENT FOR FUTURE LHC SUPERCONDUCTING MAGNETS WP STATUS J.M. Rifflet –Steering committee –September 4th 2015

RESEARCH AND DEVELOPMENT FOR

FUTURE LHC SUPERCONDUCTING

MAGNETS

WP STATUS

J.M. Rifflet – Steering committee –September 4th 2015

LES 7 WORK-PACKAGES

Description CERN CEA

WP1 Coordination and monitoring of activities L. Bottura J.M. Rifflet

WP2Design and prototyping of a new Nb-Ti Q4 pour

HL-LHCE. Todesco M. Segreti

WP3Completion of the Nb3Sn magnet FRESCA2 and

participation to the testsP. Ferracin F. Rondeaux

WP4 Support in the Nb3Sn technology R&D J.C. Perez M. Durante

WP5Completion of the HTS insert winding for

FRESCA2G. De Rijk M. Durante

WP6 Study of HTS magnets at high field G. De Rijk Ph. Fazilleau

WP7 Mechanical study of Rutherford cable L. Oberli P. Manil

Luc a récemment pris sa retraite, il nommer un nouveau responsable CERN

CERN-CEA collaboration – Steering committee -04 septembre 2015

WP2 : Q4 MAGNETS FOR LHC

UPGRADE

CERN-CEA collaboration – Steering committee

-04 septembre 2015

WP2 : Q4 MAGNETS FOR LHC UPGRADE


Situation début juillet:• Etudes bien avancées• Appros lancées Début bobinage prévu en janvier 2016

Changement de design:• Pb de stabilité des alims en courant• Réduction importante du coût (aimant,

tests)• Conducteur disponible au CERN Il faut entériner les nouveaux paramètres:

Câble « MQM », 2 couches Ouverture aimant : 90 mm



Estimation pour revenir au même point (études magnétiques, mécanique, protection, études détaillées composants et outillage) : ~ 1 an Concentrer nos efforts pour démarrer le bobinage si possible avant fin

2016 : livrable WP2 = 1er pôle Q4

Propositions :

• L’étude d’intégration masse froide, initialement prévue en 2016, est actuellement menée au CERN (H. Prin).

supprimer cette étude de l’accord et la remplacer par la nouvelle étude Q4 (quantité de travail comparable)

• QUACO : PCP (CERN-CEA-CIEMAT): permettre à l’industrie de mettre le pied à l’etrier en participant à la R&D pour Hilumi.

Etude et réalisation prototype Q4 double ouverture, full length Faut-il conserver le proto Q4 court double ouverture ?

réduction du nb de pôles à 6 (au lieu de 12)



New Q4 production for HL-LHC (new design + QuaCo)

With a new magnetic design using MQM cable, the fabrication and test of the

short model single aperture is delayed to 2017

Phase

Conceptual design

Engineering design (short)

Short model

QuaCo (Engineering of the

long design + Prototype)

Production

Installation

2012 2013 2014 2015 2016 20222017 2018 2019 2020 2021

WP2



livrables

Milestones and deliverables

N° DescriptionInitial collaboration agreement

Today *

2.1Complete design of the single aperture magnet short model

December 2014 July 2016

2.2 Winding and polymerization of short coil 0 August 2015 December 2016

2.3 Completion of all coils (3 sets in total) January 2016 July 2017 *

2.4Single aperture magnet short model assembly

February 2016 September 2017

2.5Assembly procedure end of cold mass (quad + correctors)

December 2016 December 2017 **

* 3 mois plus tôt si 6 bobines au lieu de 12** Si la tâche est conservée

WP3 : FRESCA2 MAGNET


-04 septembre 2015



Longue période d’incertitude sur• Quantification du rétreint axial du conducteur• Moyen de prise en compte de ce phénomène

Modification de l’outillage de bobinage (3 parties) Réunion technique en juin Procédure choisie (jeux 1+1

mm, fermés avant réaction)



1ère bobine Nb3Sn • bobinée sans problème à Saclay• Réaction au CERN terminée• Imprégnation en préparation

2ème bobine Nb3Sn• Démarrage du bobinage semaine prochaine

On est entré

en phase de

production

Planning OK

WP4 : NB3SN TECHNOLOGY

DEVELOPMENT


-04 septembre 2015

WP4 : NB3SN TECHNOLOGY DEVELOPMENT :


• Les mesures de variation d’épaisseur du câble pendant la réaction ont commencé

• Préparation d’échantillons pour la caractérisation mécanique en cours

• Adaptation outillage pour tests de caractérisation va démarrer (renfort Mo vient d’arriver)

• Tests de dilatation sur conducteur FRESCA2 • Poursuite des essais avec nouvel

outillage• Cette étude, si elle permet de maîtriser la

techno pour FRESCA2, devra être poursuivie dans l’avenir

WP4 : NB3SN TECHNOLOGY DEVELOPMENT :


N° Description Kick off meeting Today

4.1 Mechanical test facilities design September 2014 Sept/Oct 2015

4.2 Mechanical test facilities ready December 2014 December 2015

4.3 Dilatation tests report – preliminary July 2014 September 2015

4.4 Dilatation tests report - final December 2014 December 2015

4.5 Report on Mechanical tests at Saclay December 2015 T1 2016 ?

• Poursuite des activités:• Mesure de dilatation câble:

• Poursuite des mesures de dilatation thermique FRESCA2 (RRP et PIT) câbles

• Campagne de test pour câble QXF et « 11T »• Caractérisation mécanique:

• Préparation ten stack (PIT et RRP) pour test CERN et Saclay

• Mesures mécaniques à Saclay

• Livrables

WP5 : HTC INSERT


-04 septembre 2015

WP5 : HTC INSERT


• Etudes terminées pour version standalone (composants et outillages)

• Tests de bobinage et d’assemblage aimant dummy (rubans inox). OK

• Assemblage final avec pads fin septembre

Aimant HTS pour fin 2015

• Test standalone en préparation• Assemblage pour test sous champ

externe à étudier

WP5 : HTC INSERT


N° Description Kick off meeting 09/2015

5.1 Test of the prototype at LNCMI September 2013

Test of a second prototype at

LNCMI

March 2015 No more

foreseen

5.2 Construction of the insert June 2015 November 2015*

5.3 Test report of the insert inside

FRESCA2

September 2016* September

2016**

* Depending on FRESCA2 activities at Saclay

**depending of FRESCA2 schedule

Livrables

WP6 : HIGH FIELD MAGNET STUDIES


-04 septembre 2015

WP6 : HIGH FIELD STUDIES


Le WP porte sur les configuration d’aimants

d’accélérateurs “20T”. Pour les aspects

mécanique et matériaux

• 4 configuration retenues:

• Insert Cos Theta : Fait

• Insert en blocks (Grenoble) : Fait

• 2 autres structures (J von Nugteren)

• Reste à faire:

• Etude de 2 configurations

• Sélection de matériaux pouvant

répondre au problème

• Rapport

17.33 T17.33 T

WP7 : MECHANICAL STUDIES OF

RUTHERFORD CABLE


-04 septembre 2015

WP7 : MECHANICAL STUDIES OF RUTHERFORD

CABLE


• Modélisation du formage du câble : activité redémarrée en avril (Post doc) Machine HPC (Cocascope) Maillage avec nombreux codes (Rhino3D,

Meshlab, NettFab, K-3D, gmsh, Salom, Europlexus,…

Validation par observation (microscope à balayage, Tomographies X, analyse statistique)

• Comportement du câble en fonctionnement Loi de comportement du brin (tests de traction,

mesure de dureté et rigidité locales) Simulation de comportement du câble en

fonctionnement Comparaison avec tests mécaniques

DELIVERABLES ET PAIEMENTS


-04 septembre 2015

DELIVRABLES ET PAIEMENTS


Payment

linked

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deliverable Payment

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deliverable Payment

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deliverable Payment

linked

deliverable

WP1 6613.0 1.1 6613.0 1.2 6778.0 1.3 6778.0 1.4 6948.0 1.5 6948.0 1.6

WP2 126738.5 126738.5 167939.0 167939.0 145044.0 2.1 145044.0 2.2

WP3 136658.0 136658.0 3.2 113415.0 3.3 113415.0 22849.0 3.4 22849.0 3.5

WP4 102382.5 4.2 102382.5 4.4 51624.0 51624.0 4.5

WP5 121745.0 5.2 121745.0 60097.0 60097.0 26556.0 26556.0 5.3

WP6 6613.5 6613.5 8962.5 8962.0 6.1

WP7 32844.0 32844.0 14535.5 14535.0 7.1

Total 533594.5 533594.5 423351.0 423350.0 201397.0 201397.0

Total 2316684.0

2014 2015 2016

1st semester 2nd semester 1st semester 2nd semester 1st semester 2nd semester

Total 658301.5

1.1 1st seminannual collaboration report

4.2 mechanical test facility ready

5.2 Construction of the insert

1.2 2nd seminannual collaboration report

3.2 2 Nb3Sn coils type 1-2 for FRESCA2 delivered

4.4 dilatation test report - final

1.3 3rd seminannual collaboration report

3.3 2 Nb3Sn coils type 1-2 tested with 2 Cu coils supprimé

1.4 4th seminannual collaboration report

4.5 Report on mechanical tests at Saclay

6.1 Study report on structure materials submited to large mechanical stress

7.1 FEM Model of samples lifecycle


2.1 Complete design of the single aperture magnet short model

3.4 2 Nb3Sn coils type 3-4 for FRESCA2 delivered


2.2 winding and polymerization of short coil 0

3.5 FRESCA2 magnet tested

5.3 test report on the insert inside FRESCA2

660 k€:

Attendre fin 2015 pour

le premier paiement ?

COMMANDES DE MATÉRIEL PASSÉES PAR SACLAY


Etat des dépenses fin juin 2015

engagé Payé

WP1 17.00 17.00

WP2 11478.60 0.00

cales angulaires, axes et coins de positionnement, moule de

polymérisation

WP3 8299.79 7635.00 expeditions, traitements de surfaces, mécanique

WP4 355.98 355.98 matière

WP5 3489.22 3489.22 Ruban d'acier, matériel pour adaptation machine à bobiner

WP6

WP7

Total 23640.59 11497.20

• Pour WP2, la commande de cales angulaire 6400 €a été stoppée début juillet

• La possibilité pratique de facturation sans mise en place d’un avenant est en cours de vérification

• La somme est relativement faible. Faut-il facturer maintenant ?

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