La curvatura, il livello e un po' di pubblicità

Per essere stata la mia prima settimana di lavoro dopo il rientro dalle vacanze estive è stata un capolavoro dell'arte, turbato solo per un attimo ieri mattina.

Iniziamo con il dire che questa settimana era dedicata all'engineering support, che in parole povere significa accogliere Lenny, un super esperto mondiale dei ciclotroni come il nostro, nel nostro laboratorio e metterci completamente al suo servizio. Lui vaga per i locali e dice: aggiusta questo, cambia quello, ricalibra quest'altro e noi due (il mio collega amico ing ed io) pronti a scattare ed eseguire.

La settimana di engineering è anche l'occasione per affrontare quei problemi che durante la normale operatività dell'acceleratore non vengono risolti perché non pericolosi, non particolarmente invalidanti e che di solito richiedono un lungo fermo macchina. Questa volta è stato il turno del nostro magnete di curvatura. Dovete sapere che a causa della forza di Lorentz, quando una particella carica, come un protone, attraversa un campo magnetico la sua traiettoria subisce una deflessione, in altre parole: il protone curva. Nella nostra installazione abbiamo un magnete di curvatura, che amichevolmente chiamiamo bending dal suo nome inglese, che è una sorta di grande octopus in cui un tentacolo è collegato alla linea di fascio principale che arriva direttamente dall'acceleratore, e gli altri sette tentacoli sul lato opposto sono collegati alle linee di fascio secondarie. A seconda del valore del campo magnetico possiamo scegliere la curvatura del fascio di particelle e decidere su quale linea inviare i protoni che escono dall'acceleratore.

Da più di un anno, il buon vecchio bending ci da alcuni problemi. Lo regoliamo per una certa curvatura, ma le particelle sbagliano strada e dobbiamo aumentare la corrente (e quindi il campo magnetico) per ritrovare la giusta via. Avevamo segnalato il problema al nostro grande guru già tempo addietro e lui ci ha sempre risposto che tutto era nella norma e le sue misure lo confermavano. Ma noi dalla nostra esperienza quotidiana avevamo il sentimento che ci fosse qualcosa di strano. Così anche questa volta Lenny ha voluto rifare le sue solite misure e tutto sembrava andare secondo i piani fin tanto che tutto d'un tratto, la corrente nel magnete è diminuita e il problema che tanto ci affligge si è ripresentato davanti ai suoi occhi.

A questo punto eravamo già contenti. L'aver verificato che un problema esiste ed è reale è il primo passo per poterlo risolvere. Dovevamo però identificare il colpevole di questa perdita di corrente e visto che il sistema di controllo è piuttosto complesso abbiamo installato un certo numero di punti di misura, qualcuno in sala di controllo, altri in vari punti dell'alimentatore e persino uno collegato al magnete stesso. Un'oretta di studio degli schemi elettrici, un paio di colpi di saldatore, etichettati tutti i cavi e gli strumenti e via con la misura. Ovviamente con tutta questa tecnologia a disposizione, ci sembrava brutto dover metterci a scrivere a mano le varie letture, così ad intervalli regolari scattavo una foto con il cellulare che poi ho appiccicato sul quaderno come i bambini alle elementari. Nella foto qui allegata vedete anche il mio dito indicare lo strumento con la misura incriminata del mal funzionamento. Una volta individuata l'origine del problema, è arrivata anche la soluzione: ordinato un componente dal costo esorbitante di 8 euro e, non appena arriverà, il bending tornerà a far curve che è un piacere.

Altra attività tipica da engineering support è quella di attuare delle piccole migliorie alla nostra ciclotrona (ricordatevi che l'acceleratore è femmina!). Non ci sono grandi margini di upgrade in termini di energia e corrente massima per il fascio, ma possiamo applicare dei nuovi sistemi per renderne più affidabile il funzionamento. Uno di questi, tanto bramato dal nostro capo, è un misuratore del livello dell'acqua di raffreddamento contenuta in una grande cisterna da almeno mille litri. Ovviamente abbiamo un galleggiante che interrompe il funzionamento della macchina se il livello è troppo basso, ma il nostro capo vorrebbe vedere esattamente quanta acqua c'è nella cisterna e così ci siamo dovuti ingegnare per farlo contento.

Il metodo classico per misurare un livello di un liquido è quello di usare un sensore differenziale di pressione: questo misura la pressione sul fondo della cisterna e quella sul pelo dell'acqua, la differenza è esattamente proporzionale all'altezza della colonna d'acqua e quindi al volume. Ma noi abbiamo voluto strafare, così dopo una rapida ricerca su internet abbiamo individuato una sorta di metro flessibile tipo quello del brico, al cui interno è incorporata una catena di resistenze e di interruttori miniaturizzati realizzati in tecnologia printed electronics che fa esattamente la stessa cosa. Il giocattolo eTape, oltre ad essere un gingillo di alta tecnologia, è anche molto meno caro del sensore differenziale di pressione e molto più facile da installare e collegare al nostro PLC. Lo abbiamo ordinato lunedì via internet da una ditta di Roma, mercoledì ci è stato consegnato e giovedì abbiamo cominciato a fare l'installazione.

Il primo tentativo non è andato molto bene, forse perché abbiamo voluto fare il passo più lungo della gamba, infatti dopo aver fatto un rapidissimo test di funzionamento immergendolo in acqua, ci siamo subito buttati sulla realizzazione di un supporto in plexiglass per mantenerlo in posizione all'interno della tanica. Visto che eTape non viene distribuito con alcun manuale o istruzioni di montaggio, abbiamo scelto la strada a noi più conveniente, ma che evidentemente non era la più adatta. Per scoprirlo però abbiamo dovuto fare tutta una serie di test in laboratorio che ci hanno fatto perdere una mezza giornata e buttare acqua un po' ovunque come due bambini sulla battigia.
Capito l'inghippo, il sensore è adesso installato nella cisterna e non solo possiamo vedere l'eventuale presenza di perdite, ma persino verificare il buon funzionamento delle pompe. Quando sono in funzione increspano il pelo dell'acqua e la misura presenta delle chiare oscillazioni millimetriche che il nostro "righello" magico è in grado di misurare.

L'ultima cosa, è un po' di pubblicità. Infatti è appena arrivato alla pubblicazione un nostro lavoro sull'attivazione delle nanoparticelle utilizzando il nostro acceleratore. E' sull'Archive of Toxycology e la stesura di questo articolo ci ha richiesto veramente molto tempo e fatica. Se volete dare un'occhiata all'abstract (che è pubblico - mentre per l'articolo intero dovete essere abbonati) lo trovate a questo indirizzo.