Gaz COMPASS

Système de gaz de l'enceinte du RICH1

Ce système de gaz est destiné à remplir , maintenir pur et ensuite vider le radiateur gazeux du RICH1.
Le gaz est du C4F10, la surpression maximale admissible est de 5 millibars relatifs. Le volume total est de 80 m3. La teneur en H2O et O2 ne doit pas dépasser 5 ppm.

2-Cycle de fonctionnement

2.1 Remplissage
Le volume est préalablement purgé à l'azote par balayage, pour éliminer l'O2 et l'H2O.

Le remplissage s'effectue en injectant le C4F10 à la partie inférieure du RICH et en aspirant le volume équivalent par la partie supérieure via deux compresseurs, le contrôle de la pression est assuré par un régulateur PID pilotant la vitesse des compresseurs en fonction la pression relative.
Progressivement l'azote aspiré va s'enrichir en C4H10, celui-ci sera liquéfié, récupéré et l'azote évacué.
2.2 Run
Une fois rempli le C4F10 est épuré en permanence en circulant le gaz dans du tamis moléculaire et du cuivre . La pression est maintenue constante par injection d'une quantité constant de C4F10 et aspiration variable via un des deux compresseurs.
2.3 Vidange

Pour récupérer le C4F10 contenu dans le RICH, les compresseurs vont aspirer le gaz par le bas du RICH, le C4F10 sera liquéfié et renvoyé au réservoir de stockage.
Le volume de C4F10 récupéré sera compensé par un volume équivalent d'azote injecté par le haut du RICH.

3-Description du système ( Schéma de principe 17.3.0)

3.1 Injection des gaz
Le C4F10 est stocké, dans un réservoir de 1 m3 (10), à l'état liquide. La température du réservoir est maintenue à minimum 20 °C par une résistance électrique (75), la pression de vapeur maximale est de 4 bars relatifs pour une température de 50°C . Le gaz évaporé est injecté par la vanne (36). Le réservoir est protégé par une soupape de sécurité tarée à 5 bars.
En cas de rinçage ou de vidange, l'azote, provenant de réseau CERN, est envoyé par une vanne magnétique (30) via un détendeur (29) , une soupape de sécurité (27), tarée à 5 bars, protège la ligne d'injection. Le débit est fixé par une vanne manuelle à pointeau (24) et une vanne magnétique coupe ce débit en cas de surpression dans le RICH. Le gaz est envoyé, selon le mode de fonctionnement, soit par le haut ou par le bas du RICH par deux vannes magnétiques (22,23)
3.2 Aspiration
Selon la séquence de fonctionnement, le gaz est aspiré par le haut ou le bas en fonction de la position d'un jeu d'électrovannes (20,21).
Le gaz aspiré est réchauffé à 50°C par un réchauffeur (72) protégé par une soupape de sécurité (72) tarée à 0.5 bars.
Deux compresseurs aspirent le gaz du RICH, ils sont chauffés à 50°C pour éviter une condensation du C4F10 durant la compression. Leur vitesse est ajustée par un variateur de fréquence piloté par un régulateur PID comparant la pression du RICH, lue par un transmetteur de pression relative (6), et un point de consigne réglable de 0 à 5 millibars.
Chaque compresseur peut être isolé par une électrovanne (42) et un clapet antiretour, qui protège le compresseur de toute surpression accidentelle. Le gaz est ensuite comprimé dans un collecteur de sortie protégé par une soupape de sécurité (40) tarée à 5 bars.
3.3 Epurateurs
Deux jeux d'épurateurs sont prévus , comportant chacun du tamis moléculaire 13X et du cuivre. L'épuration se fait sur la phase liquide.
Pour la régénération, manuelle, on doit d'abord vider le C4F10 liquide contenu dans les épurateurs via les vanne de régénération (49 ,50) et les vannes d'entrée (4645). Ensuite ils sont balayé en azote pur, pour éliminer le C4F10 résiduel, et enfin, chauffés à 180°C et balayé par un mélange Azote/Hydrogène.
Chaque jeux d'épurateur est protégé par une soupape de sécurité (53,54) tarées à 5 bars.
3.4 Liquéfacteur  ( Schéma de principe 17.3.3)
La séparation du C4F10 de l'azote est faite par liquéfaction. Le mélange d'azote et de C4F10 entre, dans le liquéfacteur, par un échangeur gaz/liquide (1) qui va réchauffer le C4F10 liquide sortant et prérefroidir le mélange. Ce mélange passe ensuite par un échangeur à plaques (2) pour le refroidir encore au moyen de l'azote froid qui sort du séparateur. Il passe enfin part un condenseur coaxial, refroidis par un groupe frigorifique à détente directe (6) lui-même refroidi à eau , ce groupe fonctionne au R404.
Le mélange d'azote gazeux et de C4F10 liquide passe ensuite dans le séparateur (4) qui récupère d'une part le liquide, qui sera renvoyé au réservoir de stockage, et d'autre part l'azote gazeux.
Cet azote, qui contient encore des traces de C4F10 passe par un piège froid (5) dans lequel les traces de liquide sont piégées et retombent par gravité dans le séparateur.
Le séparateur est protégé, sur la phase gaz par une soupape de sécurité (Schéma 17/3 pos. 73) tarée à 5 bars et sur la phase liquide par une soupape de décharge (Schéma 17.3 pos. 74) tarée également à 5 bars.
3.5 Protection du RICH
Le RICH est protégé par un bulleur bi-directionnel. Deux pressostats contrôlent; la surpression en fermant la vanne (32) d'admission, et la sous-pression en arrêtant les compresseur.
4- Contrôle
Le pilotage de l'installation est fait par un automate programmable Schneider, contrôlable à distance. Un afficheur interactif permet le contrôle du fonctionnement en local du système.
Le contrôle est commun pour les MWPC et les installations de termalisation du RICH.
 

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