Caratterizzazione delle connessioni superconduttive per il progetto HL-LHC del CERN

La scoperta della superconduttività e l’assenza di resistenza elettrica apre straordinarie possibilità per il trasporto di energia. Lo scopo di questo lavoro di tesi è quello di caratterizzare tre diversi materiali superconduttori ad elevata temperatura, rispettivamente diboruro di magnesio, ybco e bisko, per la loro applicazione nella realizzazione di cavi superconduttori in grado di fornire l’alimentazione in vista dell’upgrade di luminosità della macchina LHC del CERN di Ginevra. Questa tesi, dopo una breve introduzione sulle proprietà fisiche dei superconduttori e le loro relative applicazioni, si propone, attraverso una ricerca bibliografica, di fornire alcuni suggerimenti per aumentare la luminosità di ATLAS e CMS e di fornire un livello di accettabilità per l’esperimento TOTEM. L’oggetto principale di studio è la Regione di Interazione, che consiste in un set di magneti in serie in modo da fornire la focalizzazione necessaria al fascio per la collisione. Verranno anche riportati i test eseguiti dal gruppo di lavoro del CERN di Ginevra su diverse tipologie di materiali superconduttori in termini di corrente critica, sui quali provini è stata poi condotta una campagna di simulazioni Montecarlo per la loro caratterizzazione in presenza di campi di radiazione, alle fluenze ed energie di LHC, al fine di verificare la fattibilità della realizzazione della linea di alimentazione di LHC utilizzando i suddetti materiali. Tali superconduttori ad alta temperatura permetterebbero di innovare by-design l’apparato elettrico della linea di alimentazione, molto sensibile ai campi di radiazione, attraverso la realizzazione di cavi aventi dimensioni molto inferiori rispetto alle tecnologie precedentemente impiegate e quindi posizionabili in una zona a basso irraggiamento, con un conseguente miglioramento delle condizioni operative e di manutenzione, che si traducono in una maggiore disponibilità di impianto e in un guadagno in termini di spazio all’interno della caverna.