Accélérateurs linéaires d'’ions à haute intensité

L'injecteur d'ions Spiral2 dans sa casemate au SACM.

Les accélérateurs linéaires (linac) de forte intensité et haute énergie, pouvant atteindre 1 GeV et quelques dizaines de milliampères en continu, trouvent de nombreuses applications en physique nucléaire, physique des particules ou encore en physique de la matière condensée. L’interaction d’un faisceau de protons, accéléré par un tel linac, avec une cible permet de produire des particules telles que des ions radioactifs, des neutrons, des neutrinos ou des muons. Ces particules forment alors des faisceaux secondaires utilisables notamment pour la transmutation des déchets nucléaires ou l’étude de la structure de certains matériaux.


Ces accélérateurs de future génération mettront en oeuvre des technologies faisant l’objet d’actifs programmes de R&D au SACM, comme le projet d’injecteur de protons de haute intensité, Iphi, pour la partie à basse énergie et le programme d’étude et de réalisation de cavités accélératrices supraconductrices à 700 MHz pour la partie à haute énergie. Les compétences acquises dans ces deux domaines ont permis au SACM de prendre une part importante dans le projet Spiral 2, un linac complet prévu pour étudier une grande variété de noyaux exotiques.

 

maj : 17-12-2013 (311)

Le projet Spiral 2
Suite à la phase d’avant-projet détaillé, pour laquelle le SACM a eu un rôle moteur, le projet Spiral2 est en phase de réalisation et de consolidation. L’Irfu a la responsabilité de la construction et de l’installation de l’injecteur d’ions légers à Saclay, dans le but de faciliter l’installation finale des lignes au Ganil (Grand accélérateur national d’ions lourds installé à Caen), de la conception et du suivi de réalisation du quadripôle à radiofréquence, du développement, de la réalisation, des tests et de la livraison au ... Lire la suite »
L'’injecteur de protons à haute intensité Iphi
Un accélérateur de protons de haute intensité permet de réaliser des sources intenses de faisceaux secondaires : neutrons, muons, neutrinos, noyaux radioactifs, etc., dont les caractéristiques ouvrent de nouveaux champs d'études et d'applications, en recherche fondamentale, comme en recherche appliquée. La construction et le test d’un prototype de ces accélérateurs de future génération, en particulier de la partie à basse énergie, permettra de disposer de références conceptuelles et expérimentales pour les choix techniques futurs. La construction du prototype ... Lire la suite »
La source européenne de spallation ESS
L’ESS (European spallation source) sera la source de spallation la plus puissante au monde (5 MW) et produira les premiers neutrons à l’horizon 2020 à Lund en Suède. La source de neutrons se compose de trois principaux sous-ensembles : l'accélérateur linéaire, la cible et une suite d'instruments prenant place autour de la cible. L’accélérateur linéaire comprend dans sa section à basse énergie (E ≤ 80 MeV) un quadripôle à radiofréquence (RFQ : radiofrequency quadrupole) et un accélérateur à tubes de glissement (DTL : drift tube ... Lire la suite »
L'accélérateur prototype d'Ifmif
Dans le cadre de l'approche élargie d'Iter, l’Irfu est chargé de mettre en œuvre la contribution française au projet Ifmif (International fusion material irradiation facility). Ifmif permettra de tester les matériaux développés pour les futures installations de fusion nucléaire. Il est basé sur deux accélérateurs de 125 mA et 40 MeV de deutons. Une première phase, appelée Eveda (Engineering validation and engineering design activity) consiste en la construction à l’échelle 1 de la partie à basse énergie (jusqu’à 9 MeV) et en sa ... Lire la suite »
L'accélérateur linéaire à protons de Fair
Le projet Fair (Facility for antiproton and ion research) de GSI (Darmstadt, Allemagne), rassemble plusieurs thématiques de physique autour d’une même installation : la physique des noyaux exotiques, la physique hadronique avec les collisions proton-antiproton, l’étude des réactions d’ions lourds relativistes (quelques dizaines de GeV par nucléon), la physique des plasmas et la physique atomique. Le SACM contribue plus particulièrement à l’accélérateur linéaire (linac) à protons de Fair avec le développement et la réalisation de la source d’ions et de la ligne à ... Lire la suite »
Le quadripôle à radiofréquence du Linac4
Le but du projet Linac4 est de réaliser un accélérateur linéaire d'ions H– à 160 MeV qui remplacera l’accélérateur Linac2 en tant qu'injecteur du Proton synchrotron booster (PSB). Ce nouvel accélérateur linéaire permettra d'améliorer d'un facteur 2 la luminosité du faisceau en sortie du PSB, rendant ainsi possible l'augmentation du courant dans l'ensemble des injecteurs du LHC, et finalement l'augmentation de la luminosité dans le LHC. Le Linac4 sera installé dans un nouveau tunnel, et connecté à la ligne de transfert vers le PSB. Il ... Lire la suite »
Cavités supraconductrices pour linac à protons
A haute énergie, les protons peuvent être accélérés par des cavités supraconductrices en niobium de forme elliptique qui fonctionnent à la température de l’hélium superfluide (< 2,17 K). Cette partie à haute énergie du Linac est constituée de plusieurs tronçons, contenant des groupes de cavités multicellulaires ayant des géométries différentes, adaptées à la vitesse relative des protons par rapport à la vitesse de la lumière (β = v/c = 0.47, 0.65, 0.85). Au cours des trois dernières années, nous avons mis en place un ... Lire la suite »
L'’injecteur de protons à haute intensité Iphi
Un accélérateur de protons à haute intensité constitue une source intense de faisceaux secondaires : neutrons, muons, neutrinos, noyaux radioactifs, etc., dont les caractéristiques ouvrent de nouveaux champs d'études et d'applications, en recherche fondamentale, comme en recherche appliquée. La construction et le test d’un prototype de ces accélérateurs de future génération, en particulier de la partie à basse énergie, devraient permettre de disposer de références conceptuelles et expérimentales pour les choix techniques futurs. La construction du prototype ... Lire la suite »
Le complexe accélérateur d'IFMIF
L’année 2006 a vu le lancement officiel du projet de réacteur expérimental de fusion contrôlée Iter et la décision de sa construction en France sur le site du CEA de Cadarache. Iter s’inscrit dans un grand programme de recherche et développement visant à construire et exploiter une unité de production d’électricité à l’horizon 2050. Une étape intermédiaire de ce programme est prévue avec la construction et le test d’un démonstrateur nommé Démo à l’horizon 2040. Les réacteurs de fusion utilisent l’énergie ... Lire la suite »
Le projet Spiral 2
  Le projet Spiral 2 a pour but de produire des faisceaux d'isotopes rares de très hautes intensités en adoptant la meilleure méthode de production pour chaque faisceau radioactif. Les faisceaux instables seront produits par la technique Isol (Isotope separation on-line) via un convertisseur de carbure d'uranium ou par irradiation directe de matière fissile. La combinaison de toutes ces techniques permettra de couvrir de larges zones de noyaux situés loin de la vallée de stabilité. Au delà de sa fonction première d'outil de recherche pour la physique nucléaire fondamentale, l'installation Spiral 2 pourrait ... Lire la suite »
Les quadripôles à radiofréquence
Le quadripôle radiofréquence (RFQ) est une structure incontournable pour les accélérateurs linéaires d'ions. Il permet la mise en paquets du faisceau et une pré-accélération indispensables pour un transfert d'énergie efficace dans les étages supérieurs tout en assurant le confinement des particules. L'optimisation des RFQ vise à assurer un groupement le plus efficace possible pour une consommation électrique minimale et une bonne tenue au claquage. Reproduire à quelques pour cent près l’amplitude optimisée du champ électromagnétique requiert des ... Lire la suite »
 

Expériences

 
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