Liner per il Ciclotrone Superconduttore INFN
Il Ciclotrone Superconduttore dei Laboratori Nazionali del Sud dell’INFN rappresenta una delle principali infrastrutture italiane dedicate alla fisica nucleare e alla ricerca sugli acceleratori di particelle.
Installato a Catania tra il 1991 e il 1994, il ciclotrone è stato progettato per accelerare fasci ionici, dai protoni fino agli ioni pesanti, a energie elevate utili per esperimenti di fisica nucleare, astrofisica nucleare, fisica applicata e applicazioni medicali.
L’impianto utilizza magneti superconduttori operanti a temperature criogeniche e consente la produzione di fasci ad alta energia destinati a numerosi apparati sperimentali presenti nei laboratori. Nel corso degli anni il Ciclotrone Superconduttore è diventato un punto di riferimento internazionale per esperimenti avanzati nel campo della struttura nucleare e delle reazioni nucleari.
Negli ultimi anni l’INFN ha avviato un importante programma di ammodernamento e potenziamento del Ciclotrone Superconduttore con l’obiettivo di incrementarne significativamente le prestazioni e supportare una nuova generazione di esperimenti ad alta intensità.
Il programma di upgrade, sviluppato nell’ambito del progetto POTLNS, prevede:
Questo incremento di prestazioni è fondamentale per esperimenti di frontiera come NUMEN, dedicato allo studio del doppio decadimento beta senza neutrini, tema di grande interesse per la fisica oltre il Modello Standard.
Il progetto di potenziamento ha richiesto la revisione e la ricostruzione di numerosi componenti meccanici ad altissima precisione, caratterizzati da geometrie complesse, tolleranze strette, lavorazioni speciali e compatibilità con ambienti in ultra alto vuoto e condizioni criogeniche.
In questo contesto, il contributo di aziende specializzate nella meccanica di precisione avanzata è risultato fondamentale per garantire gli standard richiesti da una delle più sofisticate infrastrutture scientifiche europee.
Nel novembre 2020 Galli e Morelli si è aggiudicata la gara per la fornitura di due strutture meccaniche in rame denominate Liner, nell’ambito del progetto PON “Ricerca e Innovazione 2014–2020”.
I due componenti costituiscono le coperture delle espansioni polari in ferro del Ciclotrone Superconduttore.
Le attività sono iniziate nel 2021, subito dopo le complesse operazioni di smontaggio del ciclotrone eseguite dai tecnici dei Laboratori Nazionali del Sud. Parallelamente, presso Galli e Morelli è stato avviato un intenso lavoro di sviluppo tecnologico finalizzato alla definizione di un processo produttivo in grado di soddisfare pienamente i rigorosi requisiti richiesti dal committente.
Durante questa fase sono state studiate, testate e validate diverse soluzioni tecniche relative:
Contestualmente, sono state progettate e realizzate specifiche attrezzature dedicate alla movimentazione dei due Liner nelle varie fasi di produzione e assemblaggio.
Successivamente, il team di Galli e Morelli si è recato presso i Laboratori Nazionali del Sud per eseguire la scansione 3D delle espansioni polari esistenti del ciclotrone. I dati acquisiti sono stati confrontati con il modello tridimensionale fornito dall’INFN, consentendo di ottenere informazioni fondamentali per l’adattamento del progetto preliminare e per la definizione dei disegni costruttivi finali dei Liner, sviluppati in stretta collaborazione con il committente.
La fase costruttiva si è rivelata particolarmente lunga e complessa e ha richiesto l’impiego di tecnologie avanzate sia per la produzione sia per il controllo dimensionale e funzionale dei componenti. Ogni fase del processo è stata sottoposta a collaudi e validazioni condivise con il committente, che ha partecipato attivamente al monitoraggio dell’intero ciclo produttivo.
Questo progetto rappresenta per Galli e Morelli un’importante esperienza nel settore delle infrastrutture scientifiche avanzate e conferma la capacità dell’azienda di affrontare lavorazioni meccaniche altamente specialistiche destinate a contesti tecnologici di eccellenza internazionale.
