Dossier “Controllo e assistenza da remoto”

Esperimento Diamante

di Cristian Randieri

Introduzione 

Con il telecontrollo si possono ridurre i rischi di contaminazione da radiazione durante gli esperimenti di fisica nucleare

Situati a Catania, i Laboratori nazionali del sud dell’Istituto nazionale di fisica nucleare rappresentano da anni un centro mondiale di ricerca per la fisica nucleare sperimentale. Recentemente qui è stato condotto l’esperimento di fisica nucleare denominato ‘Esperimento Diamante’, che prevedeva il test di un rivelatore sperimentale al diamante (composto da un film di diamante depositato mediante la tecnica ‘Microwave plasma enhanced chemical vapor deposition’ su un substrato al silicio) per lo studio sistematico di un fascio di protoni ottenuto mediante un acceleratore di tipo tandem da 15 MV. Nelle applicazioni in cui è previsto un elevato livello di radiazioni l’utilizzo di un rivelatore al diamante ha dimostrato, meglio di ogni altro materiale, la capacità di caratterizzare la regione interna di un fascio di particelle emesse da un acceleratore. Misure di questo tipo rivestono particolare importanza per le applicazioni derivabili in ambito medico che utilizzino fasci di radiazioni. Solitamente tali misure vengono effettuate mediante dei rivelatori denominati ‘tazze di Faraday’, il cui limite sta nel fatto che il segnale da essi emesso è troppo basso perché se ne possa ottenere una risoluzione spaziale, il che limita la misura del profilo del fascio in esame. Scopo dell’esperimento era porre a confronto le misure ottenute ottenute con tre diversi tipi di rivelatori, ossia al silicio, al diamante e basati sulle tazze di Faraday. Spesso durante gli esperimenti di fisica nucleare si pone maggiore attenzione ai sistemi di acquisizione dei dati che non agli apparati di gestione dell’esperimento, trascurando a volte tutta una serie di complicazioni puramente operazionali che possono limitare la corretta esecu zione dell’esperimento stesso. L’insorgere di questo tipo di problematiche, infatti, può ridurre drasticamente leffettivo tempo di acquisizione dei dati sperimentali, poiché ogni qualvolta occorre accedere alla sala sperimentale, è necessario sospendere il fascio ed eseguire un nuovo set-up.

Facciamo qualche osservazione

Attualmente la maggior parte dei sistemi di supporto agli esperimenti di fisica nucleare sono attivati manualmente all’interno delle sale sperimentali. Durante ogni esperimento la presenza di radiazioni, pericolose sia per gli essere umani, sia per la strumentazione, richiede di porre le sale sperimentali in un cosiddetto stato di ‘Safety contro!’; perciò occorre sospendere il fascio ogni qualvolta un operatore deve intervenire all’interno delle sale. Tra le sale sperimentali e quelle di acquisizione vengono approntate connessioni dedicate di tipo punto-punto; ciò significa che un gran numero di conduttori collegano le due zone, rappresentando di fatto un potenziale punto di diffusione delle radiazioni. I sistemi di telecontrollo e teleassistenza di ultima generazione proposti da Intellisystem Technologies, utilizzando la suite di protocolli TCP/IP permettono di ottimizzare le risorse logistiche, riducendo il numero delle connessioni necessarie, e riducono i costi di gestione. Consentono inoltre agli addetti di concentrarsi con maggiore libertà sul lavoro primario di acquisizione di dati e misure sperimentali.

A prova di radiazione

Prendendo parte ali ‘ esperimento Diamante, Intellisystem Technologies ha testato un valido strumento per il monitoraggio delle sale sperimentali utilizzando le moderne tecnologie di telecontrollo e teleassistenza. Il micro embedded Web server Recs 1O1 prodotto dall’azienda, in grado di controllare 16 ingessi e 16 uscite, è stato impiegato in combinazione con una videocamera Axis 2120, a sua volta collegata a un modulo audio Axis 2191. E’ stato possibile disporre di una postazione di telecontrollo capace non solo di gestire immagini, ma anche di controllare lo stato di dispositivi esterni quali i sensori, e di manovrarne altri, quali gli attuatori. In particolare, il dispositivo Recs 101 è stato testato per la prima volta come sistema di supervisione e controllo per il posizionamento di un bersaglio mobile oggetto del test dell’esperimento, posto all’interno della camera a vuoto sperimentale ove ha avuto luogo il test. I risultati hanno mostrato l’ottima immunità della soluzione ai disturbi dovuti a radiazioni di tipo nucleare, nella fatti specie neutroni. L’integrazione del sistema Recs 101 con i dispositivi Axis e il sistema di movimentazione hanno dimostrato come sia possibile controllare da remoto tramite Internet un impianto sperimentale per la ricerca nel campo della fisica nucleare, ottimizzando costi e tempi d’esecuzione. Sono stati anche ridotti i tempi d’intervento degli operatori durante le varie fasi dell’esperimento, con conseguente diminuzione dei rischi da esposizione a radiazioni nucleari per gli addetti. Inoltre, per la prima volta più ricercatori da ogni parte del mondo hanno potuto connettersi alla sala sperimentale via Internet, tramite un canale video e uno audio bidirezionale, e controllare la movimentazione del bersaglio.

Articolo pubblicato su Fieldbus & Networks – Giugno 2003

Fieldbus & Networks è uno strumento indispensabile per tutti coloro che progettano o utilizzano bus di campo e reti locali o geografiche in campo industriale o civile. La rivista descrive sia gli ambienti fieldbus standard sia quelli proprietari offrendo quindi una visione d’insieme su argomenti che spaziano dai problemi dei fieldbus utilizzati per collegare sensori e attuatori, alla connessione di unità di controllo, all’interfacciamento fra i dispositivi in campo e i sistemi di monitoraggio e supervisione. Fra i temi specifici, da segnalare l’uso di Internet e delle reti intranet nell’automazione industriale e la building automation. Fieldbus & Networks, si rivolge agli specialisti della comunicazione in campo industriale, ai system integrator e ai tecnici di produzione.

Intellisystem Technologies nella persona del suo responsabile l’Ing. Cristian Randieri, presenta un articolo unico nel suo genere: “RECS 101 e le videocamere AXIS come soluzione professionale per applicazioni di Telecontrollo e Teleassistenza negli esperimenti di fisica nucleare”. L’articolo propone le soluzioni Intellisystem Technologies nell’ambito di sistemi di controllo e supervisione over IP per gli esperimenti di Fisica Nucleare, con riferimento all’esperimento scientifico Diamond 2003 tenutosi presso i Laboratori Nazionali del Sud di Catania.