Département des accélérateurs, de cryogénie et de magnétisme

Triplets de quadripôles en NbTi

Une augmentation de la luminosité du LHC d’un facteur 2 à 3 peut être obtenue par le remplacement des triplets de quadripôles de focalisation finale par des triplets de quadripôles plus longs et à grande ouverture : 120 mm contre 70 mm pour les triplets actuels. Le champ maximum prévu sur le conducteur est du même ordre de grandeur que pour les quadripôles des arcs du LHC, permettant l’utilisation du NbTi, mais l’énergie stockée et les efforts électromagnétiques mis en jeu sont beaucoup plus importants. Les études de conception des quadripôles sont réalisées en collaboration par le CEA et le Cern, dans le cadre du 7^e PCRD et de la Contribution exceptionnelle de la France au Cern. La conception magnétique est réalisée par le Cern et la conception mécanique par le CEA. Le CEA est aussi chargé de la réalisation de 4 bobines de 1,8 m (+ 1 bobine d’essai) qui seront assemblées et testées au Cern pour en valider la conception.

Le projet a démarré en septembre 2008 par les études sur deux configurations différentes des bobines ; le choix final de la configuration, à 4 blocs, a été confirmé en octobre 2009. Depuis, la conception mécanique a été réalisée et les études détaillées sur les outillages de bobinage et de polymérisation ont débuté. La fabrication de la première bobine complète de 1,8 m est prévue pour octobre 2010.

Dipôle à haut champ en Nb₃Sn

Les champs nécessaires pour la phase II du SLHC ainsi que les doses de radiation déposées dans les aimants des zones d’interaction excluent la possibilité d’utiliser du NbTi pour ces aimants et nécessitent l’utilisation du Nb₃Sn.

Des activités de R&D ont été lancées afin d’étudier la tenue aux radiations des composants envisagés pour les bobines, de modéliser et d’optimiser l’extraction de la chaleur déposée dans les bobines et de maîtriser l’emploi du Nb₃Sn pour les aimants d’accélérateurs. Les études et les essais ont comme objectif final la réalisation d’un dipôle en Nb₃Sn, de 100 mm d’ouverture, capable de fournir un champ au centre de 13 T à 4,2 K. Les activités sont conduites en collaboration avec le Cern et l’Université technique de Wroclaw, dans le cadre du 7^e PCRD Eucard et de la Contribution exceptionnelle de la France au Cern.

En plus de la participation à la conception et à la réalisation des bobines du dipôle en Nb₃Sn, les activités comprennent la mesure des échanges thermiques sur les différents matériaux envisagés pour le dipôle, la réalisation de 3 bobines en configuration de champ de course en Nb₃Sn, avec l’isolation céramique, et l’approvisionnement du brin de Nb₃Sn à haute performance nécessaire à la réalisation du dipôle. Les études de conception du dipôle ont débuté en septembre 2009, le choix de la configuration des bobines étant prévu courant 2010.