14 décembre 2020
Nouvelle puissance faisceau record en sortie Linac de Spiral2
Nouvelle puissance faisceau record en sortie Linac de Spiral2

Figure 1 : vue de l’accélérateur linéaire Spiral2 avec les douze premiers cryomodules conçus par le CEA/Irfu et intégrés et testés au DACM, et les sept derniers conçus par le CNRS. © P.Stroppa/CEA

Ganil met en service son nouvel accélérateur linéaire supraconducteur (Linac – Figure 1). Cette accélérateur de forte puissance dote le Ganil de nouvelles possibilités en terme de faisceaux au service de la recherche en physique nucléaire. En fournissant des faisceaux d'une intensité allant jusqu'à 5 mA (3x1016 particules par seconde) le Linac de la nouvelle installation Spiral2 (Système de Production d’Ions Radioactifs en Ligne de 2de génération) permettra aux différents programmes scientifiques et techniques du Ganil de franchir de nouvelles frontières. 

 

Un faisceau de protons de 16 kW a été délivré par le Linac de Spiral2 fin novembre 2020. Cela représente 10% de la puissance maximale de la machine en protons et marque un jalon d’importance pour le projet. La montée en puissance s’est faite progressivement, selon le schéma prévu en 4 phases permettant de maitriser les risques et de valider l’accélération des faisceaux (Figure 2). Les deux premières phases ont été réalisées en 2019 avec un faisceau de très faible intensité, permettant de ne pas endommager la machine en cas de perte de particules (voir fait marquant).

Depuis la reprise des activités à la sortie du premier confinement en 2020, de gros efforts ont été fournis par les équipes afin d’entamer une montée en puissance progressive du courant faisceau jusqu’à son intensité pic nominale. De nombreuses études machine ont permis de résoudre une à une les différentes difficultés inhérentes au fonctionnement d’une machine d’une telle puissance. Le 10 octobre 2020 un faisceau de 4.8 mA a été accéléré, représentant la fin de la phase 3 de montée en puissance dans le respect des règles d’exploitation d’une INB (installation nucléaire de base). Elle démontre la maitrise de la pleine intensité faisceau.

 
Nouvelle puissance faisceau record en sortie Linac de Spiral2

Figure 2 : phases et jalons de la montée en puissance de Spiral2

Nouvelle puissance faisceau record en sortie Linac de Spiral2

Figure 3: obtention des 16 kW de protons dans l’accélérateur SPIRAL2 en novembre 2018.

Le 18 novembre dernier, un faisceau d’une puissance de 16 kW a été accéléré jusqu’à l’arrêt faisceau principal de l’accélérateur (Figure 3). Il démontre la maitrise du niveau de pertes faisceau extrêmement faible, inférieur à une dizaine de watts dans toute la machine. Ce contrôle des pertes a été rendu possible grâce à une très bonne compréhension de la physique de l’accélération, fruit de nombreuses simulations et calculs d’erreurs, et par l’optimisation de plusieurs techniques de pointe comme le réglage des asservissements de l’injection de l’onde RF au passage du faisceau ou l’utilisation de fonction avancée comme le « feedforward » des cavités, mis au point par le DIS au sein de l’électronique de contrôle LLRF (Low Level Radio Frequency) que ce laboratoire a développé. A noter que durant toutes ces phases, le Ganil a pu s’appuyer sur l’expertise RF (Radio Frequency) du DACM en particulier durant le conditionnement des cavités ainsi que sur un soutien actif en optique faisceau en particulier concernant l’amélioration du modèle théorique de la machine basée sur les outils de simulation du DACM.

 

Ce dernier jalon valide les très bonnes performances de l’accélérateur et permet d’envisager sereinement la montée en puissance finale vers la valeur nominale de 200 kW qui sera obtenue en accélérant un faisceau de deutérium de 5 mA. Cet objectif commence dès maintenant par le réglage de faisceaux d’hélium pour préparer les faisceaux de deutérium qui seront produits en 2021. L’exploitation des faisceaux du Linac par les physiciens débutera à l'automne 2021.

Le site du Ganil

Contacts: Didier Uriot (Irfu), (Ganil)

 
#4871 - Màj : 15/12/2020

 

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