I compressori a vite GEA Grasso per la compressione del gas elio stanno svolgendo un ruolo cruciale in uno dei più grandi progetti di costruzione al mondo per la ricerca internazionale all’avanguardia. I compressori fanno parte dell’acceleratore di particelle FAIR (Facility for Antiproton and Ion Research) per il raffreddamento dei magneti superconduttori.
Compressori potenti – forza trainante nel processo di raffreddamento
L’ordine effettuato a GEA dal partner del progetto Enerproject S.A. comprende compressori del tipo XH, i più grandi compressori di GEA, compressori XE e XC, tutti appartenenti alla collaudata serie LT di GEA. I compressori GEA sono la forza motrice del processo di liquefazione dell’elio e quindi del raffreddamento dei magneti superconduttori. L’intero sistema di refrigerazione avrà una capacità di raffreddamento di 15 kW a circa -269°C.
Gli ioni vengono accelerati con campi elettrici elevati. I magneti sono utilizzati per dirigere e raggruppare gli ioni. Gli ioni possono essere accelerati a una velocità massima pari a circa il 90% della velocità della luce, cioè quasi 270.000 km/s. Ricercatori di tutto il mondo utilizzano gli ioni accelerati del GSI per esperimenti in diversi campi di ricerca, dalla fisica delle particelle, nucleare e atomica alla fisica del plasma, alla ricerca sui materiali, alla biofisica e alla terapia dei tumori.
Gli esperti GEA affrontano le sfide più importanti
Il team GEA del progetto GSI/FAIR, insieme a partner come Enerproject S.A. e Linde Kryotechnik AG, entrambi svizzeri, ha affrontato sfide importanti – e le ha superate. Per raffreddare i magneti, non è possibile utilizzare l’ammoniaca o qualsiasi altro refrigerante per raggiungere la temperatura richiesta. Questo è possibile solo con l’elio, l’elemento più “freddo” della Terra. Il normale punto di ebollizione dell’elio è di 4,2 K, che corrisponde a circa -269 °C. L’intero impianto contiene 12,5 tonnellate di elio. Il project manager e key account per i compressori di gas (DACH), Gerald Geißler, spiega: «L’elio è un elemento chimico costoso ed estremamente raro che non può essere prodotto artificialmente. Pertanto, la perdita e la contaminazione dell’elio devono essere ridotte al minimo per ridurre i costi per il cliente. Per questo motivo, è stata necessaria l’installazione di un secondo O-ring di tenuta per i compressori a bassa pressione, nonché una prova di tenuta (sniff test) con l’elio».
Per la fase di valutazione, GEA è riuscita a reclutare un esperto per il team: Il Dr.-Ing. Ole Fredrich, specialista in compressori a vite e con una formazione criotecnica dovuta al suo periodo di ricerca presso l’Università Tecnica di Dresda. Ha fornito una preziosa consulenza tecnica alle varie parti coinvolte nella fase del progetto ed è desideroso di promuovere l’uso dei compressori a vite GEA per le applicazioni con elio e idrogeno.
Riferimento per progetti futuri
Il progetto FAIR è un importante riferimento per GEA per ulteriori progetti futuri sull’applicazione dell’elio nella refrigerazione a basse temperature, come per l’acceleratore ad anello FAIR SIS100. Un’altra sfida è stata quella di coordinare questo progetto a lungo termine in stretta collaborazione con tutte le parti coinvolte, in modo che i compressori potessero essere consegnati in tempo. Ad esempio, è stato necessario organizzare i test di tenuta da parte dell’ILK Institut für Luft- und Kältetechnik di Dresda dopo il completamento e prima della spedizione. Secondo l’attuale pianificazione, l’impianto di compressione dell’elio dovrebbe essere messo in funzione nel 2024 e il primo jet nel 2025.
Con questo progetto, GEA ha dimostrato le sue competenze non solo nell’ammoniaca come refrigerante naturale, ma anche nella compressione di gas come il gas nobile elio. L’azienda è fiduciosa di essere in grado di soddisfare ulteriori richieste di impianti simili per l’elio.
Informazioni di base
Il mega progetto di costruzione FAIR
L’impianto di accelerazione di particelle FAIR a Darmstadt è uno dei più grandi progetti di costruzione al mondo per la ricerca internazionale d’avanguardia. Su un’area di circa 150.000 metri quadrati si stanno costruendo, tra l’altro, un tunnel sotterraneo dell’acceleratore lungo 1.100 metri, laboratori e altri edifici operativi e di servizio. L’edificio di trasferimento è l’edificio più complesso della struttura. È il fulcro centrale della linea di fascio dell’impianto. Anche il tunnel di 1.100 metri per l’acceleratore di particelle SIS100 sarà interrato fino a 17 metri. Adiacente al tunnel dell’acceleratore stesso ci sarà un tunnel di alimentazione che ospiterà, tra l’altro, le linee per l’elettricità e l’elio liquido, lo spazio per le apparecchiature di alimentazione e le strutture per il controllo della qualità del fascio ionico.
Per questo mega-progetto di costruzione multinazionale e altamente complesso è stato sviluppato un programma di costruzione integrato, che coordina strettamente l’ingegneria civile, lo sviluppo e la costruzione dell’acceleratore e gli esperimenti scientifici. La costruzione è iniziata nell’estate del 2017.
Fatti e cifre sulla costruzione
- 2 milioni di m3 di terra, pari a quelli necessari per 5.000 case monofamiliari.
- 000 m3 di cemento saranno utilizzati – quanto 8 volte la dimensione dello stadio di calcio di Francoforte
- 000 t di acciaio saranno utilizzate – l’equivalente di nove Torri Eiffel
