Studio delle connessioni superconduttive in MgB2 per il progetto Hi-Lumi-LHC

La scoperta delle proprietà superconduttive del diboruro di magnesio ha aperto nuove strade per il suo utilizzo. Lo scopo di questo elaborato è quello di caratterizzare il materiale in presenza di campi di radiazioni e verificare la fattibilità della realizzazione dell'impianto di alimentazione della nuova configurazione di LHC utilizzando tale materiale. I vantaggi del nuovo layout sono • Una più sicura operatività a lungo termine di tutta la componentistica di alimentazione (specialmente l’apparato elettrico, molto sensibile ai campi di radiazioni), dovuta al posizionamento in una zona radiation-free. • Eliminazione degli errori da parte dell'elettronica in seguito all'interazione con le particelle • Maggior sicurezza per il personale tecnico durante gli interventi di manutenzione, riparazione, diagnostica o test. • Una riduzione dei tempi di intervento sulle componenti dell’apparato di alimentazione, con conseguente guadagno nella disponibilità della macchina. • Un guadagno in termini di spazio nel tunnel. Il testo si compone di una prima parte in cui vengono definiti i parametri attuali di LHC e la geometria dei suoi componenti principali, ponendo l'accento sugli aspetti maggiormente toccati dall’ incremento della luminosità della macchina. A questo seguono un richiamo sulla superconduttività e una panoramica delle caratteristiche fondamentali del materiale. Gli ultimi due capitoli spostano infine l'attenzione sulla risposta del diboruro di magnesio all'applicazione di campi di radiazioni. Tramite simulazioni in ambiente FLUKA vengono verificati i comportamenti del materiale in risposta a possibili test di irraggiamento e alle condizioni di esercizio. La parte di simulazione è stata effettuata con lo scopo di verificare il degrado del materiale in seguito all'interazione con le particelle secondarie prodotte dalle collisioni ad alta luminosità, studiando l’effetto del singolo tipo di particella (protoni, neutroni, pioni, etc.) e quello combinato, ricavato dalla simulazione dell'interazione adronica (p-p a 7+7 TeV). Grazie alla collaborazione del CERN e alla conoscenza dettagliata della geometria delle zone di interazione è stato inoltre possibile definire le condizioni di irraggiamento nelle regioni di interesse per l'istallazione dei cavi in diboruro di magnesio, utilizzando una simulazione della macchina con i parametri della futura configurazione. Gli argomenti, divisi per capitolo, sono i seguenti Capitolo 1 - Parametri di LHC e loro definizione, variazioni del sistema di alimentazione in seguito all'upgrade Capitolo 2 - Cenni sulla superconduttività e descrizione delle proprietà del diboruro di magnesio. Definizione delle caratteristiche del cavo superconduttivo Capitolo 3 - Simulazione d'irraggiamento di un target di diboruro di magnesio con diversi fasci di particelle Capitolo 4 - Diboruro di magnesio in geometria reale di LHC e di Hi-Lumi-LHC