Upload
others
View
9
Download
0
Embed Size (px)
Citation preview
L'impacte de les grans infraestructures científiques en el model de ciutat El cas del sincrotró ALBA en el marc del projecte de Centre Direccional de Cerdanyola del Vallès
Dr. Josep Campmany
2/63
Josep Campmany www.albasynchrotron.es 06/06/2014
1Què és i per a què
serveix un sincrotró
2Com funciona i com
s’utilitza un sincrotró
3Requerimentstècnics de la
infraestructura
4Encaix del sincrotróal Centre Direccional
3/63
Josep Campmany www.albasynchrotron.es 06/06/2014
1 Què és i per a què serveix un sincrotró
Un sincrotró és unafàbrica de llum
Quina llum? RAIGS-X
Per què volem raigs X?Per investigar materials
4/63
Josep Campmany www.albasynchrotron.es 06/06/2014
1 Què és i per a què serveix un sincrotró
• Materials en forma de mostres molt petites (cèl·lules, mol·lècules, àtoms)
• Materials molt densos i impenetrables (necessiten raigs X molt energètics)
• Materials molt lleugers i amb poc contrast (raigs X poc energètics i polaritzats)
• Materials sotmesos a processos de canvi (fer anàlisis en breus instants)
• Per conèixer «de què està fet» un material (composicions químiques)
• Per saber «com està fet» un material (estructura i disposició dels àtoms)
• Per esbrinar «com funciona» un material (reaccions, canvis, desgasts)
Què volem investigar?
Amb quins problemes ens trobem?
5/63
Josep Campmany www.albasynchrotron.es 06/06/2014
Moltes recerquesnecessiten raigs X
«especials»Els tubs de raigs X de dentistes o
metges moltes vegades no serveixen
Necessitem raigs X fabricats en un sincrotró• Raigs X extremadament fins, d’unes 100 micres (el diàmetre d’un cabell humà)
• Raigs X de moltes energies, de l’infraroig als raigs X durs (llum «blanca»)
• Raigs X puntualment 1.000.000 vegades més intensos que el Sol (brillantor)
• Raigs X polaritzats (la interacció amb el material depèn de l’orientació)
1 Què és i per a què serveix un sincrotró
6/63
Josep Campmany www.albasynchrotron.es 06/06/2014
1 Què és i per a què serveix un sincrotró
Generacióde Raigs X
Realitzaciód’experiments
Acceleradorde partícules(Sincrotró)
Utillatge experimental (Línies de llum)
+Investigadors
(Oficina d’usuaris)
7/63
Josep Campmany www.albasynchrotron.es 06/06/2014
1 Què és i per a què serveix un sincrotró
~160 persones en plantilla (175 en total)
~180 grups usuaris el 2013(~600 usuaris per a 7 línies experimentals)
8/63
Josep Campmany www.albasynchrotron.es 06/06/2014
1 Què és i per a què serveix un sincrotró
3
6
1
1
5
4025 1545 33
Gestió
Divisions científiques Divisions de suport
45%37%
18%
9/63
Josep Campmany www.albasynchrotron.es 06/06/2014
1 Què és i per a què serveix un sincrotró
USUARIS 2013
• Catalunya: 33%
• Espanya: 45%
• Europa: 22%
• Món: 2%
10/63
Josep Campmany www.albasynchrotron.es 06/06/2014
1 Què és i per a què serveix un sincrotró
Resum• Un sincrotró és una fàbrica de raigs X
• Els raigs X es produeixen amb acceleradors
• Aquesta llum s’utilitza per experimentar en materialsBiologiaQuímicaPatrimoni cultural i naturalMaterials electrònics o magnèticsCristalografia macromolecular (proteïnes, farmàcia)Ciència de materialsMaterials biològics i matèria condensada lleugeraInstrumentació
• El sincrotró és un servei a usuaris externs
11/63
Josep Campmany www.albasynchrotron.es 06/06/2014
2 Com funciona i com s’utilitza un sincrotró
Llum de sincrotró• És una propietat de la natura:
«quan una partícula carregada s’accelera o es frena, emet radiació»
• Deduïda teòricament l’any 1900, experimentada el 1947
Forma de la llum emesa
Pinzell molt petit (brillantor; 0.1 mm de diàmetre)
cortesiade Josep
Nicolàs
12/63
Josep Campmany www.albasynchrotron.es 06/06/2014
IR UV
La llum són ones electromagnètiques. Les ones poden tenir baixa energia (amplitudsgrans, freqüències baixes) o d’alta energia (baixa amplitud, alta freqüència)
RX RγMWRFAC
50Hz MHz
m mm μm nm pmKm
GHz THz
2eV 1KeV 1MeV
Ones de ràdio Microones Visible
ALBA
Infraroig Ultraviolat
Raigs X Raigs gamma
13/63
Josep Campmany www.albasynchrotron.es 06/06/2014
DifraccióReflexió
Fotoemissió
Dispersió a angles baixos
Dispersió
Fluorescència
Feix de llum
MOSTRA
Interacció de llum amb
matèria
Informació sobre propietats de la mostra
Absorció
Imatges
2 Com funciona i com s’utilitza un sincrotró
14/63
Josep Campmany www.albasynchrotron.es 06/06/2014
Complex ADN-proteïna
DifraccióCristal·lografia de proteïnes
2 Com funciona i com s’utilitza un sincrotró
Difracció
Altes pressions
Materials, acers
Raigs x
Raigs
X difractats
1.000.000 atm.
15/63
Josep Campmany www.albasynchrotron.es 06/06/2014
Presa d’imatges
Tomografia cel·lular
Microscopia de contrast de fase
Dispersióangles baixos
Estructura de polímers
Estructura delsmúsculs
2 Com funciona i com s’utilitza un sincrotró
16/63
Josep Campmany www.albasynchrotron.es 06/06/2014
133 sec33 sec 99 sec
FotoemissióFluorescència
Catalitzadors
Contaminants
2 Com funciona i com s’utilitza un sincrotró
AbsorcióMaterialsmagnètics
17/63
Josep Campmany www.albasynchrotron.es 06/06/2014
Resum• Producció de raigs X molt intensos, focalitzats i d’ampli espectre
• Recerca interdisciplinar: qualsevol material
• Camps puntera:
Cristal·lografia de proteïnes
Materials magnètics
Polímers, plàstics, teixits orgànics
Catalitzadors
Acers, ciments, materials en general
2 Com funciona i com s’utilitza un sincrotró
18/63
Josep Campmany www.albasynchrotron.es 06/06/2014
Accelerador Línies de llum
Mostres
~200 m
~40 m
~100 m
3 Requeriments tècnics de la infraestructura
19/63
Josep Campmany www.albasynchrotron.es 06/06/2014
Anell d’emmagatzematge
Accelerador lineal (LINAC)
Anell propulsor
El plànol
Laboratoris auxiliars
3 Requeriments tècnics de la infraestructura
20/63
Josep Campmany www.albasynchrotron.es 06/06/2014
Oficines
Laboratoris
Hall d’experiments
Àrea de servei
LaboratorisLínies de llum
Estacionsexperimentals
Accceleradors
3 Requeriments tècnics de la infraestructura
21/63
Josep Campmany www.albasynchrotron.es 06/06/2014
ALBA June ‘07
Taller mecànic
Subministramentelèctric
Refrigeració i airecondicionat
OficinesAparcament
Magatzem
Edifici principal
3 Requeriments tècnics de la infraestructura
22/63
Josep Campmany www.albasynchrotron.es 06/06/2014
Taller mecànic
Subministramentelèctric
Refrigeració i airecondicionat
OficinesAparcament
Magatzem
Edifici principal
5 November 2012
3 Requeriments tècnics de la infraestructura
23/63
Josep Campmany www.albasynchrotron.es 06/06/2014
Característiques
3. Es generen raigsX molt intensos
1. Els electrons s’adhereixen molt fàcilment a qualsevol cos
4. El feix de llum és moltprim i la mostra és lluny
Ultra-alt buit (1/1000.000.000.000 atm)Cambra (tub) de buit
Perill d’irradiació – protecció radiològicaBúnquer (túnel)
2. Per fer girar els electronss’usen electroimants
Corrents molt elevades – fonts de potènciaRefrigeració (aigua desionitzada)
Estabilitat mecànica: vibracions i deformacionsLlosa estructural, control de temperatura, vibracions
Requeriments
3 Requeriments tècnics de la infraestructura
24/63
Josep Campmany www.albasynchrotron.es 06/06/2014
Cambra (tub) de buit
bombes de buit
3 Requeriments tècnics de la infraestructura
25/63
Josep Campmany www.albasynchrotron.es 06/06/2014
Refrigeració (aigua desionitzada)
3 Requeriments tècnics de la infraestructura
26/63
Josep Campmany www.albasynchrotron.es 06/06/2014
Secció del túnel
3.2 g/cm3Densitat del formigó baritat
2.4 g/cm3Densitat del formigó
19Nombre de parets frontals i laterals
1.5 mGruix de la paret frontal
0.7 mGruix de les parets del laberint
1 mGruix de les parets del LINAC
1.4 mGruix del sostre a la injecció
1 mGruix del sostre
1.25 mGruix de paret lateral a la injecció
1.65 mGruix de paret interior a la injecció
1 mGruix de paret interior i lateralBúnquer (túnel)
3 Requeriments tècnics de la infraestructura
27/63
Josep Campmany www.albasynchrotron.es 06/06/2014
Detall de la part superior de les parets laterals del túnel d’ALBA, tant interior com exterior
Paret Interior
Paret Exterior - Lateral
Paret Exterior - Frontal
Sostre del laberintd’accés del personal
Cornisa per al sostre
Búnquer (túnel)
3 Requeriments tècnics de la infraestructura
28/63
Josep Campmany www.albasynchrotron.es 06/06/2014
imants
Laboratoris
experimentals
Produccióde llum
~40 mESTABILITAT
• Tèrmica
• Vibracions
• Desplaçaments
3 Requeriments tècnics de la infraestructura
29/63
Josep Campmany www.albasynchrotron.es 06/06/2014
Argiles quaternàries
Llosa estructural
3 Requeriments tècnics de la infraestructura
30/63
Josep Campmany www.albasynchrotron.es 06/06/2014
Llosa estructural
3 Requeriments tècnics de la infraestructura
31/63
Josep Campmany www.albasynchrotron.es 06/06/2014
Llosa estructural
Sòl verge
15 cm formigó pobre
2 m de grava
1 m formigó (llosa crítica)
3 Requeriments tècnics de la infraestructura
32/63
Josep Campmany www.albasynchrotron.es 06/06/2014
Fonamen de l’edifici del sincrotró ALBA, on s’aprecia la base de 15 cm de formigó pobre i l’inici de l’aplicació de la capa de grava que està dessota la llosa crítica
Galería de Servei
GravaCapa de 15 cm de formigó
pobre
3 Requeriments tècnics de la infraestructura
33/63
Josep Campmany www.albasynchrotron.es 06/06/2014
Galeria de Servei
Grava
Corona circular (Llosa Crítica)
Zona per a l’Edifici Tècnic
Vista general dels fonaments de l’edifici del sincrotró ALBA, on s’aprecia el final de l’ aplicació de la capa de grava que està dessota la llosa crítica
Sortida del passadís per a vianants
3 Requeriments tècnics de la infraestructura
34/63
Josep Campmany www.albasynchrotron.es 06/06/2014
Dos moments de l’execució del terra del Túnel-Àrea de Servei-Hall Experimental (Llosa Critica): (a) amb el forjat a lloc i (b) amb el formigó assecat
(b)
(a)
Forjat de la ParetExterior - Lateral
Forjat de la ParetInterior
Trinxeres
3 Requeriments tècnics de la infraestructura
35/63
Josep Campmany www.albasynchrotron.es 06/06/2014
control de temperatura
3 Requeriments tècnics de la infraestructura
36/63
Josep Campmany www.albasynchrotron.es 06/06/2014
Paret Exterior - Lateral Paret Interior
Laberint d’accés per al personal
Hall Experimental- EH Túnel ALBA Àrea de Servei - SA
3 Requeriments tècnics de la infraestructura
37/63
Josep Campmany www.albasynchrotron.es 06/06/2014
Paret Exterior - Lateral
Paret Exterior - Lateral
Trinxera
Entrada de potència
Cornisa per al sostre
Hall Experimental- EH
Túnel ALBA
3 Requeriments tècnics de la infraestructura
38/63
Josep Campmany www.albasynchrotron.es 06/06/2014
Paret Exterior - Lateral
Paret Exterior - Frontal
Orifici per a sortida de llum
Orifici per aliniar
Sostre (3 capes-140 cm)
Hall Experimental - EH
3 Requeriments tècnics de la infraestructura
39/63
Josep Campmany www.albasynchrotron.es 06/06/2014
3 Requeriments tècnics de la infraestructura
40/63
Josep Campmany www.albasynchrotron.es 06/06/2014
μμ
3 Requeriments tècnics de la infraestructura
41/63
Josep Campmany www.albasynchrotron.es 06/06/2014
3 Requeriments tècnics de la infraestructura
EF 160EF 203
EF 316EF 94
+6.8 ─> +1.1-2.1 ─> -0.4-1.2 ─> -0.2+0.5 ─> +0.1
Movimentanual
Mesura d’estabilitat 2012-2014 al llargd’una línia de llum
distàncies en mm
Punt proper a sortida EF 304 0.982.07
Punt proper a experiment – EF 160 3.06
Distància entre els dos punts (mm) 22.572
0.5 mm / 10 m / 1 any
EF 160 EF 304
160 EF304 EFΔZ2014
2012ΔZ
(0.25)
42/63
Josep Campmany www.albasynchrotron.es 06/06/2014
X Y Z Magnitud
Mínim -0.86 -0.66 -1.79 0.13
Màxim 0.66 0.68 3.25 3.29
Mitjana 0.00 0.00 0.30 0.98
Desviació 0.35 0.30 1.03 1.13
3 Requeriments tècnics de la infraestructura
(2.5 x 2 = 5.0)MOVIMENT
2012-2014
43/63
Josep Campmany www.albasynchrotron.es 06/06/2014
vibracions
3 Requeriments tècnics de la infraestructura
44/63
Josep Campmany www.albasynchrotron.es 06/06/2014
control de temperatura
3 Requeriments tècnics de la infraestructura
45/63
Josep Campmany www.albasynchrotron.es 06/06/2014
3 Requeriments tècnics de la infraestructura
6.660 equips en control remot
716 tipologies diferents d’equips electrònics
374 armaris electrònics de control
18.678 cables en total
5.745 cables interns dins dels racks
352 configuracions diferents de cablejat
14.636 cables estesos en safates
167,83912 km longitud de cables estesos
Tot el control dels acceleradors i de les línies de llum s’ha de realitzar de forma remota, per evitar els perills dels raigs X.
Això implica una gran complexitat en computació, cablejat i electrònica.
Potència elèctrica consumida (7 línies de llum)
3 MW
46/63
Josep Campmany www.albasynchrotron.es 06/06/2014
3 Requeriments tècnics de la infraestructura
Central de cogeneració
47/63
Josep Campmany www.albasynchrotron.es 06/06/2014
3 Requeriments tècnics de la infraestructura
Requeriments d’entorn:
- Netedat ambiental
- Indústries no pesants
- Llunyania a fonts de vibració elevada
- Existència d’allotjaments
- Accessibilitat fàcil amb camió
- Connexió fàcil amb autopista
- Accés amb transport públic
- Existència de parc d’habitatges / apartaments de lloguer
- Proximitat a instituts de recerca i centres tecnològics
48/63
Josep Campmany www.albasynchrotron.es 06/06/2014
3 Requeriments tècnics de la infraestructura
Resum• Gran complexitat tècnica: control, alta tecnologia mecànica, buit
• Requeriments d’estabilitatEn temperaturaEn vibracionsEn estabilitat
• Requeriments de consum: aigua freda, potència elèctrica
• Requeriments d’entorn: accessibilitat, serveis, entorn net de vibracions
49/63
Josep Campmany www.albasynchrotron.es 06/06/2014
4 Encaix del sincrotró al Centre Direccional
Projecte inicial de Centre Direccional (2002)
50/63
Josep Campmany www.albasynchrotron.es 06/06/2014
4 Encaix del sincrotró al Centre Direccional
Projecte pactat de Centre Direccional (2004)
51/63
Josep Campmany www.albasynchrotron.es 06/06/2014
4 Encaix del sincrotró al Centre Direccional
Aprovació inicial Pla Parcial
30 de novembre de 2004Al·legacions
• Qualificació especial (sistemes)• Prohibició d’activitats productores de vibracions a partir del 01/01/2009• Necessitat d’estudi d’impacte d’una eventual prolongació línia FGC subterrània• Singularitat edificatòria subjecte a informe de tècnic municipal
Cossos sortintsTanques i baranesMaterials constructiusAlçària màxima
• Obligatorietat de minimitzar les vibracions en la planta de cogeneració• Urbanització de la parcel·la per fases• Impacte en les xarxes de subministrament previstes inicialment• No prioritzar el trasllat de l’estació de RENFE, o si es fa estudiar-ne l’impacte• Simplificació de la vialitat de l’entorn
Carrer perimetral de trànsit mínimÀbsència de trapes o bandes rugosesSimplificació xarxes d’aigua calenta i freda i recollida pneumàtica de residus
52/63
Josep Campmany www.albasynchrotron.es 06/06/2014
4 Encaix del sincrotró al Centre Direccional
PP del Centre Direccional (2006)
53/63
Josep Campmany www.albasynchrotron.es 06/06/2014
4 Encaix del sincrotró al Centre Direccional
54/63
Josep Campmany www.albasynchrotron.es 06/06/2014
4 Encaix del sincrotró al Centre Direccional
55/63
Josep Campmany www.albasynchrotron.es 06/06/2014
4,000INVESTIGADORSPARC DE RECERCA UAB
1,500ESTUDIANTSESADE BUSINESS SCHOOL
40,000 ESTUDIANTSUNIVERSITAT AUTÒNOMA
170 COMPANYIESPARC TECNOLÒGIC DEL VALLÈS
22,000 COMPANYESA L’ENTORN DE L’AUTOPISTA E15BARCELONA <->EUROPA
2,000INVESTIGADORS L’ANYSINCOTRÓ ALBA (2020)
40,000PROFESSIONALSPARC DE L’ALBA
70COMPANYESESADE CREAPOLIS
PRUAB
UAB
ESADE
PTV
E15 ALBA
PRUAB
4 Encaix del sincrotró al Centre Direccional
56/63
Josep Campmany www.albasynchrotron.es 06/06/2014
340 haSUPERFÍCIE TOTAL
65% ÚS PÚBLOC
50% ZONES VERDES
3,500 UNITATS RESIDENCIALS
(10,000 RESIDENTS)
40% HABITATGE PÚBLIC
1.3 Mm2
ESPAI PRODUCTIU
(40,000 TREBALLADORS)
70% SOSTRE EDIFICABLE PÚBLIC
180 ha ZONES VERDES
25 ha Instal·lacions
0.1 Mm2 ESPAI COMERCIAL
1.9 Mm2
SOSTRE EDIFICABLE POTENCIAL
70% PRODUCTIU
24% RESIDENCIAL
4 Encaix del sincrotró al Centre Direccional
57/63
Josep Campmany www.albasynchrotron.es 06/06/2014
Oportunitats de negoci
• Contractes de subministrament i serveis
• Adquisició de Tecnologia (Compres, Tecnologies disponibles, Projectes
de col·laboració, etc.)
Enginyeria civil i sistemes de seguretatElectroimans
Fonts d’alimentació
RefrigeracióMaterials elèctricsMecànica de precisió
Electrònica i RadiofreqüènciaTècniques d’Ultra-Alt BuitSistemes de diagnòstic
InstrumentacióAcceleradorsLínies de llumDispositius d’Inserció (Wigglers i Onduladors)
Computació i controlSoftwareHardware
Sistemes òpticosServeisCriogènia
4 Encaix del sincrotró al Centre Direccional
58/63
Josep Campmany www.albasynchrotron.es 06/06/2014
Anàlisi cost-benefici i impacte socioeconòmic(Prof. José García Montalvo)
• Resultats comparables als sincrotrons de Canadà i Austràlia• En un escenari bàsic (taxa de descompte 4% i inflacció 2.5%)
– Valor actualitzat net de 140.9 M€– Taxa interna de rendabilitat del 9.4%
• Impacte de la fase de construcció (2003-08)– Impacte sobre la producció de 266 M€ (de 2003) – Augment del valor afegit de 140 M€– Mitjana anual de 463 llocs de treball directes i indirectes
• Impacte de la fase de funcionament (2009-2033)– Impacte sobre la producció de 735 M€– Augment del valor afegit de 417 M€– Mitjana anual de 257 llocs de treball directes i indirectes
4 Encaix del sincrotró al Centre Direccional
59/63
Josep Campmany www.albasynchrotron.es 06/06/2014
Sincrotró ALBA2 edificis tecnològics La Caixa
4 Encaix del sincrotró al Centre Direccional
TS systemsEdifici tècnic Enginyeria SENER
60/63
Josep Campmany www.albasynchrotron.es 06/06/2014
4 Encaix del sincrotró al Centre Direccional
61/63
Josep Campmany www.albasynchrotron.es 06/06/2014
• Despesa total de 201 M€ corrents (inclou personal i funcionament 2003-2009)
• A partir de 2010, despesa anual de 16 M€• Nombre de persones: 175
• Més de 1000 usuaris/any esperats per a les 7 línies de llum aprovades
• Atracció de companyies i de noves inversions tecnològiques (XFEL, Centre de Biologia Estructural,…)
4 Encaix del sincrotró al Centre Direccional
90 M€ (?)95 M€ (?)
62/63
Josep Campmany www.albasynchrotron.es 06/06/2014
Resum
• Integració a l’entorn: econòmica i urbanística
• Potencial educatiu: economia del coneixement
• Oportunitat de negoci: pol d’atracció industrial i de recerca d’alt valor afegit
• Elevat retorn (~ 300%)
63/63
Josep Campmany www.albasynchrotron.es 06/06/2014
Gràcies per la vostra atenció!
AGRAÏMENTS: R. Pascual, G. Garcia, M. Llonch, X. Queralt, A. Martínez, S. Ferrer, M. Pont, J. Nicolàs, personal d’ALBA i Consorci del Centre Direccional de Cerdanyola