Stato dell’esperimento NEMO e richieste di finanziamento 2008 E. Migneco

E. Migneco LNF, 26 settembre 2007

Stato dell’esperimento NEMO e richieste di finanziamento 2008

E. Migneco

Stato dell’esperimento NEMO e richieste di finanziamento 2008

E. Migneco

Istituto Nazionale di Fisica NucleareLaboratori Nazionali del Sud


Stato di NEMO Fase-1

Stato di NEMO Fase-2

KM3NeT• Design Study• Preparatory Phase

Richieste finanziarie 2008


NEMO Fase-1NEMO Fase-1


Layout of the NEMO Phase-1 apparatus

30

0 m

15 m

Junction Box

TSS Frame


Preliminary data

January 24 2007 - Run R17 file 1 Event # 366059 13 PMT hit

Reconstruction of downgoing atmospheric muon tracks


Problemi su Fase-1


Minitorre

Tutti i componenti funzionanti

Dopo due settimane di regolare funzionamento la torre ha iniziato ad abbassarsi lentamente fino a posarsi con i due piani più bassi a fondo

La configurazione determinata con il posizionamento acustico e la strumentazione oceanografica è stata confermata da un’ispezione con ROV

Un test su un campione del materiale della boa (proveniente dalla stessa serie) ha indicato un processo di deterioramento dovuto a difetti di fabbricazione (riconosciuti dalla ditta) con conseguente perdita di galleggiabilità

È stato studiato un intervento per aggiungere delle boe in cima e recuperare la spinta originaria


Junction Box

Durante le operazioni di deployment la JB ha subito una caduta accidentale sul ponte della nave. Testata a bordo e risultata funzionante, a meno di una scheda del sistema di ridondanza, si è deciso di procedere all’installazione

Problematiche sul sistema elettrico• A inizio maggio si è verificata un’anomalia nel funzionamento del

sistema di alimentazione che ha causato un corto circuito su una della fasi del sistema di alimentazione

Problematiche sul sistema ottico• Alcune settimane dopo il deployment è stata riscontrata un

incremento nell’attenuazione ottica localizzata all’interno della JB• L’attenuazione è aumentata a marzo provocando la perdita di

comunicazione con il quarto piano


Stato della Junction Box

Si è ritenuto importante procedere alla diagnosi dei malfunzionamenti anche in vista della realizzazione della torre di Fase-2

Il 16 maggio si è proceduto alla sconnessione ed al recupero della JB con la nave Teliri


Lo stato generale della JB è buono e non mostra segni della caduta

Lo stato della struttura in alluminio marino è eccellente (nessuna traccia di corrosione)


Sistema elettrico

Scheda alimentatore ausiliario in corto• Dall’analisi risulta che il corto circuito è sicuramente

attribuibile ad un movimento della scheda a seguito della caduta

Nessun altro problema è stato riscontrato sulle schede e sulle connessioni

È in corso la riparazione e la revisione delle schede e del cablaggio per aumentarne l’affidabilità anche in caso di eventi simili a quello accaduto


Sistema ottico

Dopo il recupero il sistema ottico è tornato allo stato di prima del deployment

Il problema è verosimilmente dovuto ad un effetto a lungo termine causato dalla pressione

Il problema è localizzato all’interno della Splitting Box realizzata da Ocean Design, verosimilmente all’interno dei penetratori

La Splitting Box è stata inviata ad ODI per dei test approfonditi in camera iperbarica presso la loro sede. Test previsti in settembre

Soluzioni• Sostituzione con uno spare a disposizione• Realizzazione di una nuova splitting box• Installazione di connettori invece del penetratore di ingresso

nel vessel in pressione



Programma a breve termine di Fase-1

Riparazione e deployment della Junction Box

Intervento con ROV sulla torre per il ripristino della galleggiabilità

Operazioni da effettuare entro la fine dell’anno

Ripresa del data taking


NEMO Fase-2NEMO Fase-2


Lessons learned from Phase-1


Il sistema di integrazione e deployment compatto funziona bene

Ottima risposta dell’allumino marino• Soluzione accettata nell’ambito di KM3NeT

Elettronica in olio sotto pressione• Utilizzata per tutti i componenti del sistema di potenza• Nessun problema riscontrato nei componenti utilizzati

Soluzione a doppio contenimento per la realizzazione dei contenitori• Costi contenuti• Ottima affidabilità (nessun ingresso d’acqua riscontrato)• Facilità di integrazione e manutenzione


Importance of redundancies• All control channels in the JB duplicated

Need of thorough tests of each component (buoy)

Characteristics of the front-end electronics and data transmission system to be kept in Phase-2 design• Acquisition of the signal waveform• Remote firmware dynamic loading• Very low power dissipation (12 W / floor)• Synchronous link• “Symmetric” On/Off-shore electronics

Positive first experience in integrating a complex structure, but some choices need to be revised• Simplification of the backbone cable• Optimization of the floor modules


Tower backbone

Phase-1

4 EL8 SM3 MM

4 EL8 SM1 MM

FCM

FCM

FCM

FCM BJ

Connectors mounted for tests will be replaced by fibre

splicing at final integration

POD

BJ

BJ

POD

Phase-2

Segmented backbone cable will allowfor an easier integration and cost reduction


Floor cabling

PFCM- -

FCM

HP

OI

HP

OM

OMOM

OM

Phase-2Simplified cabling layout

Thanks to the volume reduction due to the new DC power system, only one vessel per floor

Only point to point connections from a central POD to instruments (except hydrophones)

PV

OM-lato lungoOM-lato lungo

Backbone from lower floor

Backbone To upper floor

1 atm

350 atm oil

OI HPHP

OM-lato cortoOM-lato corto

PSM

Phase-1

3 Floor vessels(FCM - PFCM - breakout)

Single vessel(Protective Oceanic

Device)


Revised calibration system

TimCal

TimCal

TimCal

TimCal

TimCtrl

To upper floor

To lower floor

Same principle: measure of time delays of LED flashes

LEDs moved inside the OM to avoid transmission of light signals on optical fibres inside the floor

One board in the FCM controls light flashes


Full tower with 16 floors• Equipped with the same electronics of Phase-1, but two floors

reserved for testing of new electronics (LIRA), directional OMs, …

New DC power system to comply with the feeding system provided by Alcatel

Optimization of the electronics and data transmission• Increase of the A/D conversion accuracy• Increase of the data bandtwidth• Decrease of the power consumption

Integrate a new acoustic station

Reduction of the floor lenght to 12 m to fit the compacted tower to a standard 40 ft container

Other modifications / upgrades of the full tower


Nemo 20mNemo 15mNemo 10mNemo 7.5mNemo 1 m

Aeff (

20m

) /A

eff

A reduction of the floor lenght from 15 to 12 m does not have significant effects of the km3 performance


3D view of the area


Phase-2 project

A deep sea station on the Capo Passero site

INFRASTRUCTURE UNDER CONSTRUCTION- Shore station in Portopalo di Capo Passero- 100 km electro optical cable- Underwater infrastructures

STATUS AND PLANS- Electro-optical cable (>50 kW, 20 fibres) laid- Power feeding system under construction,

acceptance tests december 2007- Installation of cable termination frame with

DC/DC converter (Alcatel) originally planned for beginning 2008, but some problems may delay it to october 2008

- Renovation of the shore station building under way. Completion beginning 2008

- Tower deployment foreseen for end 2008


Bathymetry of the cable path and termination area


Deployment del cavo Elettro-Ottico

Posa dello shore-end del cavo Posa dello shore-end del cavo elettro-ottico a Portopaloelettro-ottico a Portopalo



Realizzazione dei giunti Realizzazione dei giunti elettro-otticielettro-ottici





Terminazione provvisoria del Terminazione provvisoria del cavo elettro-otticocavo elettro-ottico



L’aratro usato per L’aratro usato per l’interramento del cavol’interramento del cavo




Shore Station di Portopalo

Procedono i lavori di ristrutturazione dell’edificio che ospiterà la stazione di terra a Portopalo di Capo Passero (SR)

I locali impianti e quelli destinati ad ospitare il sistema di alimentazione dell’apparato NEMO sono stati completati e consegnati


Sistema DC/DC

Requirements Current achievements

Input Voltage -10 kV VDC OK

Max Steady State -10kVdc max steady state; -5.7kV, -5.2kV hysteresis

OK

Input ripple Current Maximum 1.5mA at 50kHz T b C

Input Surge Current 3A at turn on OK

Output Voltage 400 VDC OK

Output Ripple Voltage 500 mV Max 1 V rms is the target

Output Current 0 - 12.5 A 0.6A - 25 A


Sistema DC/DC

Requirements Current achievements

Output Voltage Overshoot

Maximum of 6V and 1 msec settling time for a step change from full load to half-load

+40V (with clamping device ) from full load to 10 % of load- Settling time : few ms

Output Voltage Undershoot

Maximum of 6V and lmsec settling time for a step change from half load to full-load

- 30V from 10% to full loadSettling time : few ms

Output Regulation ± 1 % over load, line variations and temperature variations

OK

Output short circuit protection

Pulsed mode, TBD sec intervals T B C ???

Switching frequency 50 kHz ± 5 % Shall be changed to 100 kHZ to improve noise level

Efficiency > 90 % almost OK


PEGASOPEGASO


The PEGASO project

deployment and recovery of heavy complex structures (GEOSTAR-like observatories, NEMO towers, multi purpose JBs, deep-sea scientific stations, etc.);

plug and unplug of ROV wet mateable connectors;

visual inspections and maintenance operations on existing infrastructures;

multi purpose scientific operations (e.g. survey of bioconstructions, samplings).

In collaboration between INFN and INGV

Main goals


PEGASO

PEGASO in lifter configuration PEGASO with DSS in supporting configuration for the ROV


880 kg

L 202 cm

H 120 cm

W 129 cm

Comanche

(Sub Atlantic)Light WorkClass

290 kg

L 140 cm

H 85 cm

W 90 cm

Super Mohawk

(Sub Atlantic)

335 kg

L 150 cm

H 74 cm

W 100 cm

Cougar

(Seaeye)

2500 kg

L 240 cm

H 180 cm

W 130 cm

TST Triton

(Canyon) ** ROV Utilizzato durante

le operazioni di dicembre 2006

3000-3500 kg

L 197 cm

H 195 cm

W 152 cm

Innovator

(Sonsub)Heavy WorkClass

WeightDimensionROV

880 kg

L 202 cm

H 120 cm

W 129 cm

Comanche

(Sub Atlantic)Light WorkClass

290 kg

L 140 cm

H 85 cm

W 90 cm

Super Mohawk

(Sub Atlantic)

335 kg

L 150 cm

H 74 cm

W 100 cm

Cougar

(Seaeye)

2500 kg

L 240 cm

H 180 cm

W 130 cm

TST Triton

(Canyon) ** ROV Utilizzato durante

le operazioni di dicembre 2006

3000-3500 kg

L 197 cm

H 195 cm

W 152 cm

Innovator

(Sonsub)Heavy WorkClass

WeightDimensionROV


A ROV for PEGASO

SEAEYE - Cougar

• Maximum operating• depth - 2000 metres • 80 kg (176 lb) payload • 100 kgf forward thrust (bollard pull) • 76 kgf vertical thrust • Four simultaneous video channels • Fibre optic video transmission,• optional fibre optic data transmission• Seaeye SM6 brushless DC thrusters with velocity feedback control

Upgrade a 4000 mConsegna metà 2008


KM3NeTDesign Study

Preparatory Phase

KM3NeTDesign Study

Preparatory Phase


KM3NeT Design Study

Finanziamento EU per l’INFN 1.381.000• 1.153.000 costi diretti (utilizzabili dalla collaborazione)• 228.000 costi indiretti (incamerati dall’INFN)

Rendicontato il primo anno di attività (1/2/2006-31/1/2007)• L’INFN ha rendicontato € 105.418 del finanziamento

EU• 9,1% del totale, ma molti contratti di personale sono

partiti diversi mesi dopo l’inizio del contratto• Per il secondo periodo saranno portati a rendiconto

circa € 500.000

Termine del progetto 31/1/2009


KM3NeT Design Study

Il secondo meeting della collaborazione si è tenuto a Pylos in aprile

Meeting dei Work Packages organizzati nelle prossime settimane

A novembre ad Amsterdam si terrà un meeting per la preparazione del Conceptual Design Report• Summary of physics backgrounds and sensitivity studies• Summary of the technical challenges and DS activities• Presentation of the design options under study including

• Estimate of costs and resotres needed• Identification of critical issues

• Relation to Preparatory Phase


KM3NeT Preparatory Phase

Presentazione Progetto 2 maggio 2007

Importo del Progetto:13.248.000

Importo Richiesto alla CE: 6.806.000

Durata del Progetto: 3 anni

Coordinatore del Progetto: INFN (E. Migneco)

Approvato per un finanziamento fino a 5.000.000

A settembre è iniziata la fase di negoziazione




Italia (INFN) Francia (IN2P3, CEA) Grecia (NESTOR, Demokritos, HOU) Germania (U-Erlangen) Olanda (FOM) Spagna (CSIC, U-Valencia) Inghilterra (U-Aberdeen, U-Leeds, U-Liverpool, U-Sheffield) Romania Irlanda Cipro

Partecipanti al progetto

Forte richiamo alla sinergia con EMSO



Obiettivi del progetto



Struttura del progetto (1)



Struttura del progetto (2)



Man effort


Richieste finanziarie 2008Richieste finanziarie 2008


Richieste finanziarie 2008 (globale)

NEMO-RD richieste finanziarie 2008

Bari Bologna Catania Genova LNF LNS Napoli Pisa Roma

Missioni interno 53,0 43,6 34,0 49,4 28,8 68,0 66,5 47,8 77,0 468,1

Missioni estero 15,0 7,0 22,0 20,0 4,0 35,0 13,0 17,0 24,0 157,0

Consumo 12,0 10,0 42,0 11,0 5,0 50,0 49,0 12,0 65,0 256,0

Trasporti 5,0 - 4,0 7,0 2,0 - 10,0 3,0 5,0 36,0

Materiale inventariabile 8,0 10,0 38,5 54,0 5,0 30,0 20,0 12,0 10,0 187,5 Costruzione apparati 48,0 - 43,5 - 8,0 - 23,0 - 10,0 132,5

141,0 70,6 184,0 141,4 52,8 183,0 181,5 91,8 191,0 1.237,1

Le richieste sono classificabili su tre linee principali:• Fase-1• Fase-2• Attività di R&D (caratterizzazione siti, microelettronica, nuovi PMT)

Documents

Stato dell’esperimento NEMO e richieste di finanziamento 2008 E. Migneco