Searching for an eco-friendly gas mixture for the ALICE Resistive Plate Chambers - Archive ouverte HAL
Communication Dans Un Congrès Année : 2023

Searching for an eco-friendly gas mixture for the ALICE Resistive Plate Chambers

Luca Quaglia
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R. Cardarelli
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B. Liberti
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E. Pastori
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G. Proto
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G. Aielli
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P. Camarri
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A. Di Ciacco
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L. Di Stante
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R. Santonico
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G. Alberghi
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D. Boscherini
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L. Massa
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A. Polini
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M. Romano
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S. Bianco
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L. Passamonti
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D. Pierluigi
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A. Russo M. Ferrini
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G. Pugliese
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S. Simone
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P. Salvini
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A. Samalan
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N. Zaganidis
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J. Eysermans
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L. Terlizzi
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E. Vercellin
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B. Mandelli
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G. Rigoletti
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M. Barroso
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M.C. Arena
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M. Verzeroli
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A. Pastore
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R. Aly
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Résumé

The ALICE RPCs are operated with a mixture of 89.7% $C_{2}H_{2}F_{4}$, 10% i-$C_{4}H_{10}$ and 0.3% $SF_{6}$. $C_{2}H_{2}F_{4}$ and $SF_{6}$ are fluorinated greenhouse gases with a high Global Warming Potential (GWP). New European Union regulations have imposed a progressive phase-down of the production and usage of F-gases, aiming to cut down their emission by two thirds in 2030 with respect to 2014. Even though research activities are excluded from these regulations, the phase-down will inevitably increase their price and CERN is also aiming to cut down on its emissions. For these reasons it is crucial to find a more eco-friendly gas mixture for RPCs by the time of the LHC long shutdown 3, foreseen in 2026. Since $C_{2}H_{2}F_{4}$ is the main contributor to the mixture GWP, an extensive R&D process has started to replace it with tetrafluoropropene ($C_{3}H_{2}F_{4}$), due to its chemical similarity with $C_{2}H_{2}F_{4}$ and its low GWP (around 7). Preliminary tests with cosmic rays have shown promising results in terms of detector performance. The next step is to study the long-term behavior of RPCs operated with these new gas mixtures (aging studies). Since this is a subject of interest for all (and not only) the LHC experiments, a collaboration, ECOgas@GIF++, was setup to carry out joint studies. Among others, a small ALICE-like RPC was installed at the Gamma Irradiation Facility at CERN, where they are exposed to a strong radiation field, coming from a 12.5 TBq $^{137}$Cs source, which allows one to simulate many years of operation in a relatively short time. The facility also provides a muon beam at specific times of the year, which can be used to study the detector performance (e.g. efficiency and cluster size) during and after irradiation.

Dates et versions

hal-03790343 , version 1 (28-09-2022)

Identifiants

Citer

Luca Quaglia, R. Cardarelli, B. Liberti, E. Pastori, G. Proto, et al.. Searching for an eco-friendly gas mixture for the ALICE Resistive Plate Chambers. 10th Large Hadron Collider Physics Conference, May 2022, Taipei, Taiwan. pp.260, ⟨10.22323/1.422.0260⟩. ⟨hal-03790343⟩
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