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CERN/ST-DI/SP (2000-114)

18 août 2000

ST TECHNICAL COMMITTEE (STTC)

Compte rendu n° 36 de la réunion du 31/07/2000

Présents	:	J.L. Baldy, M. Bätz, I. Bejar Alonso, P. Ciriani, G. Cumer, A. Dagan, J. Inigo-Golfin, G. Kowalik, P. Ninin, S. Prodon, A. Scaramelli, L. Scibile / ST D. Gueugnon / PS P. Collier / SL
Invités	:	A. Funken, F. Grillo / ST
Excusés	:	R. Bellone, D. Blanc, A. Calderone, E. Cennini, P. Chevret, K. Foraz, C. Jacot, H. Laeger, M. Nonis, R. Nunes, J. Pedersen, B. Pirollet, R. Principe, J. Roche, I. Ruehl, E. Sanchez-Corral, W. Van Cauter, T. Watson, M. Wilhelmsson / ST

1. Approbation du compte rendu n° 35

Le compte rendu n° 35 est approuvé sous réserve de la modification suivante : la présentation sur le comité SLOC a été effectuée par M. Bätz.

2. Matters arising from the last meeting

R.A.S.

3. Opération TCR (F. Grillo) (Voir transparents)

F. Grillo présente les événements majeurs qui ont affecté le fonctionnement des accélérateurs entre le 10 juillet et le 31 juillet :

3.1. Arrêt eau glacée Zone Nord (23 juillet)

Suite au déclenchement d'une alarme, un opérateur et le piquet Gematec sont intervenus. La station NA48 était tombée par manque d'eau. Le problème provenait en fait d'un disjoncteur sur le circuit de la pompe de circulation du turbo. La pièce en cause a été changée et aucun incident n'est à déplorer depuis.

3.2. Fuite sur un flexible aimant au PS (30 juillet)

Une fuite sur un flexible aimant a entraîné un arrêt de la station pour niveau bas. Les piquets Gematec et aimant sont intervenus. Le problème d'eau a été réglé à 17h, mais le PS n'a pu redémarrer qu'à 20h.

4. Opération des machines

4.1. PS (D. Gueugnon)

En tant que coordinateur du shut-down PS, D. Gueugnon prépare actuellement la liste des travaux à réaliser ainsi que des services impliqués. A. Scaramelli lui suggère de contacter directement les chefs de groupe ST.
Si D. Gueugnon le souhaite, la division ST peut nommer un coordinateur. P. Ciriani suggère quelqu'un de la salle de contrôle qui est déjà impliquée dans la remise en marche des alarmes.

4.2. SPS (P. Collier)

L'efficacité du SPS était proche de 100 % sur toute la période considérée. Par contre, l'efficacité en physique était inférieure à cause des problèmes d'eau sur le PS.
P. Collier précise que le SPS tourne à 104 GeV depuis le 14/07.

4.3. LEP (P. Collier)

Le niveau de luminosité du LEP sur la période était en moyenne entre 102.5 et 103 GeV. Mais la machine a tourné plus haut : entre 104 et 104.9 GeV.

P. Collier explique ensuite que deux types de physique sont actuellement menés sur le LEP :

la recherche de la particule de Higgs qui nécessite à la fois de l'énergie et une forte luminosité,
la recherche de la particule super symétrique qui demande peu de luminosité mais beaucoup d'énergie.

Ainsi cette année, l'énergie effective devrait être multipliée par 4. La machine fonctionne sans réserves pour atteindre des hautes énergies puis à une énergie plus basse afin de découvrir la particule de Higgs. Quelques événements ont déjà pu être observés. Il situent la masse de la particule de Higgs autour de 104 GeV.

Il est pour l'instant prévu un fonctionnement du LEP jusqu'au 01/10/2000, mais la décision officielle sera prise le 5 septembre.

5. Compte rendu des principaux sujets développés dans le comité SLOC (M. Bätz)

M. Bätz relate le problème de l'électronique au BA2 qui ne supporte pas une humidité supérieure à 80 %. Le groupe CV est averti et conscient du problème.

6. SPS Big Bang (P. Collier) (Voir transparents)

Dès l'arrêt du LEP, des travaux importants seront réalisés sur le SPS du 13 novembre 2000 au 14 mai 2001. Il s'agit notamment de :

enlever les équipements lepton,
installer des équipement dans l'optique du LHC : reconstruction des régions Injection et LSS4 et modifications dans le LSS3,
assurer la connexion génie civil TI8 et TI2,
préparer des bâtiments pour l'avenir, en fonction de leur utilisation future : BA4, BB4, BA7,
mettre en oeuvre les différents projets ST : projet eau, compensateur,
effectuer tous les travaux normaux de shut-down.

Tous ces travaux devront se dérouler en parallèle avec le démantèlement du LEP et dans le respect de la convention INB.

P. Collier détaille ensuite les activités globales prévues :

en surface :

projet de l'eau,
compensateur,
remplacement de 60 convertisseurs de puissance,
tests et maintenance,
changement des ascenseurs,

en souterrain :

installation des stations de pompage.

De nombreuses activités spécifiques sont également prévues :

l'enlèvement des équipements leptons : ces équipements créent en effet une impédance vue par le faisceau, provoquant des instabilités et une limitation de l'intensité,
850 blindages dans les cavités à refaire ce qui implique de déplacer chaque 2ème dipôle,
réfection des systèmes d'injection pour disposer de plus de force et de vitesse avec mois de bruit,
de nombreux changements dans les systèmes RF,
modifications au niveau des dampers qui sont les articles les plus critiques pour un faisceau brillant; le faisceau LHC nécessite en effet une fréquence plus haute,
la construction d'une nouvelle extraction dans le LSS4,
au point 5 : nettoyage de l'ECX5 et changement du pont dans la caverne afin qu'il supporte des camions,
au point 6 : démantèlement du TI2 et du TI8,
Coldex : arrêt de l'expérience LPI,
BA1 : rationalisation des kickers d'injection,
BA4 : installation de convertisseurs de puissance pour le TI8,
BB4 : installation de convertisseurs de puissance pour le CNGS,
ECA4 : diverses installations pour le CNGS,
BB5 : stockage d'aimants pour le LHC,
BA7 : nettoyage des locaux pour installer des équipements cryogéniques.

Depuis avril, des réunions d'installation ont permis d'identifier les lots de travail, de définir les priorités et d'obtenir un consensus sur le changement de layout. Un planning détaillé est disponible sur le Web (http://setnom.home.cern.ch/setnom/Default.htm).

En ce qui concerne la convention INB, le SPS passera sous la nouvelle convention INB - LHC le 1er octobre. Ce passage sous régime INB se fera progressivement, sur quelques années (jusqu'en 2004). Cependant certaines mesures telles que la traçabilité entreront en vigueur dès le prochain shut-down. Aucun zonage ne sera effectué cette année. En effet, toute la machine (jusqu'au toit du tunnel) est considérée comme active. Les puits et les bâtiments de surface sont déclarés comme conventionnels.
La mise en place du principe de traçabilité implique de bien connaître les objets en provenance de la machine et d'assurer un suivi.
P. Collier rappelle que le terme "objet" regroupe plusieurs entités :

un objet individuel,
une boîte avec des objets similaires,
un groupe d'objets divers (ex : poubelle).

Pratiquement, chaque objet ou groupe d'objets comportera une fiche de routage remplie à la main à retourner à la division SL pour enregistrement dans la base de données.
Il est rappelé que tous ces objets devront également passer par le contrôle de radiation.

En conclusion, durant ce shut-down comparable à celui de 1980, il faudra réaliser en 6 mois tous les travaux qui avaient été effectués à l'époque en un an. Un planning global est donc indispensable. P. Collier invite tous les services concernés à le consulter sur le Web et à lui communiquer les éventuels conflits.

A. Scaramelli rappelle enfin que les coordinateurs de ce projet sont P. Collier côté SL et R. Charavay côté ST.

7. Les réseaux électriques de secours : bilan et perspectives (A. Funken)

7.1. Contexte

Le but de cette étude est de faire le bilan des moyens à disposition et de proposer des améliorations sur la base de la consommation actuelle et des projets récents de renforcement du réseau.

Actuellement, le CERN dispose de 3 conceptions différentes selon les sites :

Meyrin : 3 groupes diesel de moyenne tension et un réseau de distribution de 18kV,
SPS : un réseau de sécurité de 3.3 kV alimenté par Meyrin, un réseau de secours pour la Zone Nord,
LEP : des groupes diesel par point et un réseau de distribution de 400 V.

Il existe en outre localement des alimentations sans interruption et des chargeurs-batteries.

Certains systèmes sont vieillissants (automatismes de Meyrin) et il s'avère désormais nécessaire de faire un bilan des puissances en fonction des projets futurs.

7.2. Réglementation

A. Funken rappelle tout d'abord quelques définitions extraites de la norme NFC 15-100 applicable au CERN :

alimentation normale : source principale,
alimentation de remplacement : source qui remplace l'alimentation normale et permet la poursuite de l'exploitation,
alimentation de sécurité : source permettant d'assurer la sécurité des personnes.

Le CERN utilise d'autres termes :

alimentation normale : réseaux 400 kV et 130 kV, coupés par un arrêt d'urgence,
alimentation assurée : la même chose que l'alimentation normale sauf qu'en cas de faute de tension, elle est reprise par un diesel avec un délais; cette alimentation est également coupée par un arrêt d'urgence,
alimentation secourue : il s'agit d'une installation de sécurité non coupée par un arrêt d'urgence,
alimentation sans interruption (ASI) : elle fonctionne sur l'autonomie des batteries; elle peut être coupée ou non par un arrêt d'urgence, selon les cas; cette alimentation peut être considérée comme une alimentation de sécurité,
alimentation à courant continu 48 V : fonctionnant sur l'autonomie des batteries, il s'agit d'une alimentation de sécurité.

La réglementation CERN en la matière est définie dans le code de sécurité C1 et plus particulièrement dans l'instruction de sécurité IS24 qui demande l'application des normes françaises et européennes. Ainsi, le décret n° 88-1056 définit 3 catégories d'installations de sécurité : l'éclairage de sécurité, les installations pour la sécurité du personnel en cas de sinistre, les installations dont l'arrêt inopiné ou le maintien à l'arrêt peut entraîner des risques pour le personnel. La norme NFC 15-200 définit la source extérieure : une source est considérée extérieure si l'on peut garantir qu'il n'y aura aucune défaillance simultanée des deux sources. La norme 13-200 est relative aux diesels. Enfin, la réglementation INB constitue une contrainte supplémentaire.

7.3. L'alimentation au CERN

Le CERN est alimenté par deux sources principales :

le réseau EDF 400 kV en provenance de Génissiat via le poste principal de Prévessin,
le réseau 130 kV des SIG en provenance de Verbois.

En cas de défaillance de la première source, elle est suppléée sans coupure par le réseau 400 kV de Chalançon ou par le réseau 130 kV SIG.

De plus, le système d'autotransfert fonctionne depuis janvier. Moyennant une coupure entre 8 et 30 secondes, il permet une alimentation indépendante des 3 sous stations principales (Meyrin, boucle stable, services généraux) mais n'autorise pas le fonctionnement des accélérateurs. Néanmoins, si l'autotranfert a amélioré la fiabilité du réseau, il ne peut se substituer à une source autonome pour assurer la sécurité des personnes.

7.4. Les moyens disponibles

Outre l'alimentation normale, le CERN dispose :

d'une alimentation de remplacement : les réseaux 130 kV SIG et 20 kV EDF (source manuelle uniquement pour le LEP),
de sources autonomes : 15 diesels, 100 ASI et 213 chargeurs-batteries.

Ceci correspond à une puissance active de 4 MW, en considérant 2 groupes diesels en fonctionnement et un en réserve. Cette limite de puissance disponible sera bientôt atteinte compte tenu des projets en cours.

7.5. Propositions d'amélioration

A. Funken évalue ensuite les coûts, avantages et inconvénients de quatre solutions qui pourraient être mises en place.

7.5.1. Décentralisation totale de la production avec réalimentation du centre de calcul

Cette solution consiste à installer 16 groupes diesels de 300 MW chacun (4 sur Meyrin, point 1 / 18, BA6, stations de pompage, à chacun des points SPS et un groupe au SE0 pour l'alimentation de la PCR).
Le coût du projet est estimé à 8 MCHF dont 1 MCHF pour le centre de calcul et 2,5 MCHF pour le SPS.
S'il s'agit de la solution préférable techniquement, son coût élevé et les frais de maintenance induits ainsi que ses longs délais de réalisation (pas avant 2003) constituent des inconvénients majeurs.
Une variante possible consisterait à décentraliser en moyenne tension.

7.5.2. Décentralisation partielle sans réalimentation du centre de calcul

Dans cette hypothèse, le centre de calcul de serait pas réalimenté, considérant que l'autotransfert est suffisant. Les onduleurs seraient maintenus mais avec un parc de batteries étendu. Un tel projet comprendrait un groupe moyenne tension pour alimenter la zone du point 1, 3 groupes pour Meyrin et un groupe moyenne tension au SE0 pour l'alimentation des différents points SPS.
Cette solution a l'avantage d'un coût moins élevé (2,8 MCHF dont 930 KCHF pour le SE0) et elle permet un découplage entre les sites. Cependant des problèmes d'implantation sur le site de Meyrin sont à prévoir ainsi qu'une absence de redondance.

7.5.3. Rénovation des installations existantes

Cette solution implique la rénovation des automatismes et de la synchronisation des diesels. Elle se monte à 850 KCHF, sans la rénovation du groupe G1.
Elle permet une augmentation de la fiabilité à moindre coût ainsi qu'une redondance. La disponibilité des groupes pendant la rénovation risque de poser problème, de même qu'un automatisme unique.

Dans une seconde phase, il est recommandé d'installer un groupe diesel au SE0 (pour un coût de 960 KCHF), ce qui permettrait :

de se libérer de la contrainte de la connexion inter-site,
d'augmenter la puissance disponible sur le SPS.

7.5.4. Recours à la turbine de cogénération

La turbine de cogénération n'est pas adaptée pour remplir un rôle de source de sécurité. A. Funken en détaille les raisons :

sa finalité est la production de chaleur,
deux turbines seraient nécessaires,
une source autonome d'alimentation des auxiliaires serait nécessaire,
le temps de démarrage est long : environ 15 minutes.

Hors réunion, M. Wilhelmsson fait part des remarques suivantes :

La vocation du cogénérateur consiste à produire à la fois de la chaleur et de l'électricité, d'où le nom "cogénération" (génération combinée de chaleur et d'électricité).
En ce qui concerne le nombre de turbines nécessaires, tout dépend des autres sources éventuellement disponibles et de leur fiabilité.
Il est exact que le fonctionnement en mode local requiert une source extérieure pour le démarrage. Un système auxiliaire de refroidissement des gaz d'échappement s'avèrerait également nécessaire en dehors de la période de chauffe.
Le temps de démarrage du cogénérateur pourrait être réduit si nécessaire.
Des informations complémentaires sont diponibles à l'adresse Web suivante : http://st.web.cern.ch/st/st98ws/concepts/MWilhelmsson.pdf

7.6. Evolutions futures

7.6.1. Centre de calcul

Les besoins estimés se montent à 2 MW d'ici 2006 pour des équipements informatiques, soit 5 fois plus qu'aujourd'hui. On constate une incompatibilité avec le scénario évoqué précédemment de rénovation des installations existantes. En effet, la puissance disponible serait dépassée.
Le besoin initial se limite à l'alimentation des équipements informatiques, sans la ventilation. Cependant, sans ventilation, la température devrait augmenter de 1.5 °C toutes les 45 secondes, rendant ainsi les équipements informatiques rapidement inopérants.
A. Funken suggère d'augmenter plutôt d'augmenter l'autonomie des batteries (de 10 à 15 minutes) afin de pouvoir éteindre correctement les ordinateurs.
En conclusion, l'alimentation du centre de calcul n'obéit pas à une charge de sécurité et la fiabilité du réseau est suffisante.

7.6.2. SPS

Les besoins pour les systèmes de désenfumage aux points pairs s'élèvent à 150 KW, soit 4 fois plus qu'aujourd'hui. Si une puissance suffisante est disponible au BA6, il n'en va pas de même aux BA2 et BA4 où des groupes diesels doivent être installés. Il ne s'avère d'autre part pas possible d'utiliser le groupe du point 5 du LEP car il n'a pas une puissance suffisante.
Le coût se monte à 150 KCHF par diesel.

7.7. Conclusions

En conclusion, les recommandations de A. Funken sont les suivantes :

rénover les diesels et la distribution 18 kV (coût : 850 kCHF sur 3 ans),
dans une seconde phase, installer un groupe 3.3 kV au SE0 (coût 960 KCHF).

Soit au total 1,8 MCHF auxquels il faut ajouter 500 KCHF pour la réfection du groupe G1.

A. Funken a rédigé un rapport sur ce sujet. Il sera distribué prochainement.

8. Point sur le projet "Upgrade of infrastructure for LHC computing" (A. Funken)

A. Funken rappelle tout d'abord l'objet de ce projet : subvenir aux besoins informatiques (processeurs, disques, bandes) des expériences LHC en matière d'espace et de puissance électrique. Les besoins sont estimés à 2 MW et 2000 m² d'espace.

La division IT dispose d'espace dans le bâtiment 513 :

la salle des machines, mais la plupart des machines seront maintenues,
le barn,
le sous-sol.

Il est prévu dès la fin de l'année d'installer 200 PCs tests (soit 25 m²), puis 300 PCs fin 2001 (soit 40 m²) et 600 PCs fin 2002 (soit 135 m²). Plusieurs localisations sont envisagées pour ces PCs : notamment le barn ou le sous-sol. Certains robots de la bandothèque doivent par ailleurs être déplacés pour des raisons de sécurité des données, d'où l'idée d'une annexe au bâtiment 186. Une étude a été menée sur ce projet d'annexe, elle a abouti à une proposition technique et financière (880 KCHF). Les divisions EP et IT sont actuellement en discussion au sujet du financement.

9. Projet "Prism" (J.L. Baldy)

La dernière réunion du projet Prism s'est déroulée le 28/06. Elle a permis de faire le point sur la finalité de ce projet :

améliorer l'image du CERN,
remplacer les visites guidées qui ne seront plus possibles avec le LHC.

J.L. Baldy retrace le cadre de ce projet destiné au grand public avec :

une implication personnelle des visiteurs,
des simulations intellectuelles,
de l'émotion.

Il sera articulé autour de deux points focaux :

le centre de visite principal avec pour thème majeur le monde de la science,
le monde du CERN avec une visite d'Aleph dans l'UA1 et une liaison par monorail, des maquettes et des modèles.

Les surfaces ont déjà été définies :

activités de base (expositions) : 3'860 m²,
accueil pour le public : 700 m²,
activités de coordination : 325 m²,
activités de logistique : 880 m²,
activités de représentation : 1'120 m².

Soit au total près de 7'000 m², auxquels il faut ajouter 14'000 m² d'espace extérieur.

2 variantes sont à l'étude au niveau de l'implantation :

l'espace Prism en bordure d'ATLAS avec l'espace VIP en face, le tout relié par un pont habité,
l'espace VIP à côté de Prism, avec une correspondance avec le bâtiment 33.

J.L. Baldy précise que ces études sont menées en collaboration avec un bureau d'étude extérieur.

La phase 3 du projet qui consistait dans la détermination du contenu thématique de la visite et de l'implantation sur le site de Meyrin est terminée.
La phase 4 comprend la préparation, pour décembre 2000, d'un pré-programme avec :

le scénario,
l'implantation,
une estimation de l'investissement et des frais d'exploitation.

10. Détecteur axions (J.L. Baldy)

J.L. Baldy présente le projet de télescope axions dont l'implantation est envisagée dans le bâtiment SR au point 8.
Le principe consiste à utiliser un prototype d'aimant du LHC de 10 m de long monté sur un bâti pivotant et orienté vers le soleil. Ce télescope serait muni de détecteurs à l'entrée et à la sortie dans le but de démontrer l'existence des axions selon le principe qu'un axion plus un photon virtuel donne un photon réel.
Un accord est intervenu pour attribuer les 19 derniers mètres du bâtiment SR à cette expérience. Cependant l'aimant est trop lourd pour le plancher existant. Il conviendra donc soit de monter un tour béton, soit d'installer l'expérience au niveau -2. L'alimentation électrique proviendra de la cage Faraday à l'extrémité du bâtiment SR.
Le coordinateur du projet est H. Riege / EP. Cette expérience a été approuvée scientifiquement. Il convient désormais d'en trouver le financement.
Les premières études font apparaître une estimation génie civil de 300 KCHF. W. van Baaren va contacter prochainement les autres groupes afin de préparer une estimation tous corps d'état.

Prochaine réunion le 28 août à 15 h

S. Prodon

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