Présentation: 

• SPIRAL2 [SPIRAL: Système de Production d'Ions Radioactifs Accélérés en Ligne] est le nom du dispositif qui produira de nouveaux faisceaux d’ions stables ou radioactifs au GANIL (Grand Accélérateur National d'Ions Lourds). 

• Le GANIL(en 2007) produit  et accélère des faisceaux stables allant du Carbone 12 à l’Uranium; il a deux techniques pour produire des faisceaux radioactifs, soit par fragmentation de faisceaux stables sur des cibles épaisses, soit par la méthode ISOL (Isotope Separation On-Line/Méthode de production, de tri et de sélection des noyaux) utilisée dans le dispositif  SPIRAL1. Le projet SPIRAL2 a pour objet de développer le potentiel de production des faisceaux au GANIL : il délivrera avec des intensités accrues les faisceaux actuels et offrira un domaine beaucoup plus vaste d'ions radioactifs. Opérationnel en 2012, il ouvrira un nouvel horizon pour les recherches sur les propriétés nucléaires. Il  offrira ainsi à la communauté internationale (plus de 700 physiciens concernés) des possibilités nouvelles d'exploration de la structure nucléaire: observation des noyaux éloignés de la vallée de stabilité, riches ou déficients en neutrons, mesures de leurs formes, détermination de nouveaux effets de couches nucléaires, formation de nouveaux noyaux très lourds, études des noyaux impliqués dans les processus astrophysiques.
• La réalisation de la machine SPIRAL2 permet de relever un ensemble de défis technologiques, elle marque ainsi une étape intermédiaire importante entre les installations ISOL existantes (SPIRAL1, ISOLDE au CERN,...) et les futurs projets comme EURISOL (EURopean Isotope Separation On-Line) en Europe ou RIA (Rare Isotope Accelerator) aux États-Unis.
  SPIRAL2 a été conçu en collaboration par les équipes du GANIL, du CEA/DAPNIA et des laboratoires du CNRS/IN2P3.
   

Faisceaux

SPIRAL2 produira des faisceaux stables très intenses, des faisceaux radioactifs de tous types et un flux élevé de neutrons.

De nouveaux faisceaux intenses de noyaux radioactifs seront produits dans les régions de la table des noyaux situées au-delà de la chaîne isotopique du Krypton.
La post-accélération des faisceaux radioactifs sera assurée par le cyclotron CIME existant, qui est bien adapté pour la séparation et l’accélération des ions dans la gamme d’énergie entre 3 et 10 MeV/nucléon pour des masses A~100-150. Les faisceaux SPIRAL2, à la fois avant et après l’accélération, pourront être envoyés dans les aires expérimentales actuelles du GANIL.

 Voir l'onglet "Moyens expérimentaux" pour les régions de la table des noyaux accessibles avec :
- les gammes de faisceaux de l’installation actuelle GANIL/SPIRAL
- les fragments de fission de SPIRAL2
- la combinaison des faisceaux du LINAG et des faisceaux radioactifs de SPIRAL2.

 Objectifs 

 Les noyaux radioactifs éloignés de la vallée de stabilité sont seulement produits en laboratoire ou dans les milieux stellaires. Ils sont dits exotiques car ils présentent des propriétés inhabituelles de structure qui mettent en défaut les modèles nucléaires usuels, élaborés à partir des études de noyaux stables. Ainsi, le modèle en couches, avec sa séquence de nombres magiques bien établie pour les noyaux sphériques proches de la stabilité, est remis en cause pour les noyaux exotiques, avec la disparition de la sphéricité des noyaux supposés magiques et l'apparition de nouvelles couches magiques.
Les propriétés des noyaux exotiques sont explorées auprès des accélérateurs de faisceaux radioactifs. L'objectif des études est de vérifier la validité des modèles existants et d’améliorer le pouvoir descriptif et prédictif des théories nucléaires dans les conditions les plus extrêmes possibles, aux limites de cohésion (par rapport à l'interaction forte) de l'édifice nucléaire. On doit donc produire et étudier des noyaux d' isospin (différence entre le nombre de neutrons et le nombre de protons) élevé par rapport aux isotopes stables, des noyaux possédant un très grand nombre de nucléons (noyaux super-lourds), ou encore des noyaux très déformés.
 
 L'objectif scientifique de l’installation SPIRAL2 est de fournir un nouveau champ d’études expérimentales en physique nucléaire en complétant la gamme des faisceaux du GANIL et de SPIRAL1 par la production et l’accélération d’ions radioactifs plus lourds (jusqu'à l’Uranium) et riches en neutrons. L’exploitation des faisceaux de SPIRAL2 permettra d’étendre les connaissances sur les phénomènes nucléaires dans le domaine des noyaux radioactifs « exotiques ».

En outre, en raison du flux élevé de neutrons créés, SPIRAL2 peut être utilisé comme outil d’irradiation de matériaux, comme ceux envisagés pour les futures machines de fusion (ITER, DEMO, ...).
Les recherches interdisciplinaires en radiobiologie, et en physique atomique, physique de l'état solide menées notamment par les laboratoires existants (CYCERON et CIRIL) bénéficieront des flux très élevés de faisceaux d'ions lourds stables et radioactifs. 

Localisation

La machine SPIRAL2 va s'installer dans le périmètre du GANIL situé à Caen en Normandie, et compléter ainsi les dispositifs existants de production de faisceaux d’ions lourds, stables et radioactifs. Ces dispositifs, avec les systèmes de détection implantés au GANIL, sont des outils de recherche fondamentale sur le noyau.

Mise en service

La mise en service de l’accélérateur SPIRAL2 au GANIL est prévue pour la fin 2011, les premières expériences en ions stables auront lieu en 2012 et la production d’ions radioactifs débutera en 2013.

Contexte

Dans le monde, quelques accélérateurs  produisent une large gamme de faisceaux radioactifs avec des intensités permettant des études variées de structure et de réactions nucléaires : en Europe, ce sont les installations du GANIL (faisceaux de l’ordre de quelques 10-100 MeV/nucléon) et de GSI (quelques 100 MeV/nucléon), au Japon, RIKEN (10-150 MeV/nucléon), aux Etats-Unis, MSU, et pour des gammes d’énergie et de faisceaux limitées, ISAAC et Oak Ridge.

La France occupe une place de premier plan au niveau mondial dans le domaine de la physique du noyau avec l’utilisation des faisceaux de noyaux radioactifs exotiques produits au GANIL, GIE fondé et géré conjointement par le CEA et le CNRS. Afin de rester en pointe dans le domaine, l’installation de première génération SPIRAL particulièrement adaptée à la production et à l’accélération de noyaux légers et moyennement lourds à des énergies de 2 à 25 MeV/nucléon a été mise au point au cours des dernières années.

D’autre part, une réflexion sur ce domaine d’étude a été conduite au niveau européen (avec les grands laboratoires d’Allemagne, de Belgique, de Finlande, de France, de Grande-Bretagne, d’Italie, de Suède et le CERN). Ainsi le comité NuPECC (Nuclear Physics European Collaboration Committee), dans son rapport d’avril 2000,  recommandait l’étude et le développement d’installations de seconde génération, pour la production de faisceaux d’isotopes radioactifs rares. Il préconisait la mise en service de ces installations à partir de 2010-2012.

Un programme de Recherche & Développement a été entrepris au niveau européen et financé par l’Union Européenne (5ème et 6ème PCRD). Il s’agit du programme EURopean Isotope Separation On-Line (EURISOL). Dans cette optique et en se fondant sur le rapport d’étude «LINAG Phase 1», le projet SPIRAL2 s’est révélé être l’étape intermédiaire indispensable entre SPIRAL (mis en service en septembre 2001) et EURISOL. Il devrait placer le GANIL et la France dans une position de force indéniable quant au choix futur du site d’implantation d’EURISOL.

Cette conjonction de faits a conduit les deux organismes, la Direction des Sciences de la Matière (DSM) du CEA et l’Institut National de Physique Nucléaire et des Particules (IN₂P₃) du CNRS à lancer une étude d’avant-projet détaillé (APD) de SPIRAL2 le 1er Novembre 2002, pour une durée de deux ans. La Région Basse-Normandie a placé la recherche comme l’une de ses grandes priorités et a apporté son soutien aux projets de développement du GANIL dans une perspective européenne. Cette région a accepté d’assurer le cofinancement de la phase APD avec le CEA et le CNRS.

Cette phase s'étant achevée en 2005, la DSM, l'IN₂P₃ et la région Basse-Normandie, avec l'assentiment du ministère (23 mai 2005) ont décidé de lancer la réalisation du projet SPIRAL2. Ainsi l'Etat, la région Basse-Normandie, les communautés alentours ont signé une convention le 04 Septembre 2006 avec le CEA et le CNRS.

Concurrence internationale lors du démarrage de la machine en 2012 - Spécificités

Au niveau mondial, les productions concurrentes des ions radioactifs se trouveront à RIKEN avec le dispositif RIBF, aux Etats-Unis avec le projet RIA, et avec les futurs faisceaux  d’Oak Ridge ; et avec GSI/FAIR (2013). Mais avec SPIRAL2, on disposera d'une gamme très variée de faisceaux radioactifs, avec une combinaison d’intensités et d’énergies (<10 MeV/nucléon) uniques au monde ; les réactions de ces faisceaux permettront de produire et d’étudier de nouveaux noyaux exotiques.
A plus long terme le projet européen EURISOL complètera la gamme de faisceaux accessibles avec SPIRAL2 ; des énergies plus élevées (50 MeV/nucléon) devraient alors être disponibles.

Contributions du DAPNIA 

Responsabilités scientifiques:

Le  support et les contributions des physiciens du SPhN au projet SPIRAL2 sont intensifs, tant du point de vue de la réflexion scientifique sur les atouts des futurs faisceaux que sur la préparation de la future détection. Les physiciens du SPhN ont été fortement impliqués dans les groupes de travail qui ont contribué à la rédaction du livre blanc "PHYSICS CASE" de SPIRAL2. Ce document présente les cas physiques et les réactions à mener avec les faisceaux de SPIRAL2.

Pour l'étude de la structure nucléaire des faisceaux radioactifs, les équipes du DAPNIA poursuivront sur SPIRAL2 trois axes de recherche avec les explorations de :
i) l'évolution des excitations et de la structure des noyaux très riches en neutrons, vers les drip-lines,
ii) les déformations extrêmes des noyaux, 
iii) les conditions de formation de noyaux très lourds aux confins de la liaison nucléaire.

Le DAPNIA participe à la définition de plusieurs expériences destinées à être réalisées soit à l'extrémité de l'accélérateur primaire générateur d'ions stables (projet du spectromètre S³; programme avec les faisceaux de neutrons : NFS-Neutrons For  Science) soit dans une des salles expérimentales existantes du GANIL, lorsque la production des nouveaux ions radioactifs sera effective (des expériences sont prévues avec le détecteur de photons AGATA, ou avec GASPARD, le projet de détecteur de particules légères chargées et de photons).

Dans la liste de présentations des futures expériences (Lettre d’intention : LOI)  données devant le SAC, sur 19 LOI (+ 6 reliées au programme avec le détecteur AGATA),  12 impliquent fortement les groupes du SPhN, et parmi ces LOIs,  5 ont un co-porte-parole SPhN. Une LOI est consacrée au programme NFS qui implique aussi le SPhN.
Ces LOI nécessiteront la réalisation des nouveaux équipements et donc la constitution de collaborations. Le projet AGATA est déjà lancé mais S³ et GASPARD sont en discussion (conception, collaboration à organiser, R&D dans les différents laboratoires européens).
Les équipes du DAPNIA utiliseront leur expertise acquise avec les faisceaux de SPIRAL (expériences avec les détections MUST2, EXOGAM, VAMOS que le DAPNIA a contribué à développer) pour concevoir et développer les nouveaux détecteurs qui seront employés auprès de SPIRAL2. 

Responsabilités techniques :

Le DAPNIA apporte une contribution importante dans l'étude et la réalisation de l'accélérateur.

Il est responsable de :

• L'assemblage de l'injecteur et de l'étude, la réalisation et les tests de certains de ses éléments (Source de deutons, RFQ, chambres à vide,...)
• L'étude, la réalisation et les tests des cryomodules A du LINAG
• L'étude, la réalisation du pilotage de la RF (Low Level RF)

Le Dapnia apporte aussi une expertise importante dans le domaine de la dynamique des faisceaux et devrait pouvoir apporter une expertise dans le domaine des études des déchets et de la radioprotection du projet global.               

 Moyens d'investigation

Les résultats expérimentaux sur les noyaux exotiques sont obtenus par différentes sondes (avec plusieurs types de réactions, en employant une grande variété de faisceaux et d'énergies et diverses techniques de détection) auprès des principaux centres de recherche sur les noyaux radioactifs : le GANIL, GSI en Allemagne, RIKEN au Japon et MSU aux Etats-Unis.
Les différentes mesures sont confrontées, interprétées et comparées aux modèles nucléaires ; c’est ainsi que les physiciens approfondissent leurs connaissances sur les interactions nucléaires et peuvent découvrir de nouveaux phénomènes dans les noyaux éloignés de la vallée de stabilité.

Voir l'onglet SCIENCE sur l'exploitation des faisceaux et l'implication du DAPNIA dans les futurs programmes de physique avec SPIRAL2.

Description technique

Le projet SPIRAL2 repose sur la production de faisceaux radioactifs par les techniques de type ISOL ou de production en vol à basse énergie. Ces opérations seront assurées par le driver multi-faisceaux. 
Un accélérateur linéaire (linac) supraconducteur d'ions légers ou lourds fonctionnera avec un potentiel d'accélération d'environ 40 MV, il pourra accélérer les deutons d'intensité 5 mA jusqu'à 40 MeV et des ions lourds d'1 mA jusqu'à 14.5 MeV/nucléon. Ce linac du GANIL est nommé LINAG.
L'installation SPIRAL2 sera composée de l'accélérateur et de ses locaux techniques industriels (usine cryogénique, liquéfacteur hélium, etc.…). Il sera situé dans un bâtiment de plain pied de conception classique. Ce bâtiment intègrera des murs de blindage (ex : béton de 1,5 m d’épaisseur) autour des équipements de l’accélérateur.

L'accélérateur regroupera trois instruments : l'injecteur, le linac cryogénique et la cible. L'injecteur rassemble plusieurs éléments qui sont regroupés par niveau énergétique : ce sont les lignes de Basse Energie (LBE), la RFQ, et la ligne de moyenne énergie (LME).

Les faisceaux accélérés par le linac pourront bombarder des cibles minces ou épaisses, et être ainsi employés pour la production de faisceaux radioactifs intenses par des mécanismes de réaction variés  (fusion, fission, réactions de transfert multi-nucléons notamment pour la production des faisceaux légers etc.) et par plusieurs techniques (ISOL, IGISOL, spectromètres de recul, etc...). De plus, l’accélération de faisceaux d’ions lourds à haute intensité, grâce à l’avènement des nouvelles générations de sources d’ions ECR, permettra de mener des expériences de fusion-évaporation. 

La production des faisceaux radioactifs de noyaux lourds riches en neutrons à haute intensité reposera sur la fission de l'uranium induite par le bombardement d'un faisceau de neutrons (obtenus par la cassure des noyaux d'un faisceau de deutons frappant le convertisseur de graphite de la cible de carbure d'uranium) ou bien par l'irradiation directe avec un faisceau de deutons, de noyaux d'³He ou d'⁴He. Un taux de 10¹⁴ fissions/s devrait être atteint dans le cadre du projet.

 Parmi tous les ions produits dans la cible de carbure d'Uranium, une gare de triage permettra la sortie sur deux voies distinctes des ions radioactifs légers et des lourds.

• Une première voie dirigera un ion d’intérêt vers une salle de physique de l’actuelle installation, cette aire LIRAT (ligne d'ions radioactifs de basse énergie) reçoit directement des ions à l'énergie de sortie de la source (jusqu'à 60 keV totale).
  
• Une deuxième voie dirigera l’ion d’intérêt vers un booster chargé de transformer un noyau radioactif simplement ionisé en noyau radioactif multichargé (ion X⁺ en Xⁿ⁺). Ce qui sortira du booster sera ensuite transporté vers les installations existantes.

La post-accélération des faisceaux radioactifs sera assurée par le cyclotron CIME existant, qui est bien adapté pour la séparation et l'accélération des ions dans la gamme d'énergie entre 3 et 10 MeV/nucléon pour les noyaux de nombre de masse  A~100-150. 

Les faisceaux SPIRAL2, avant ou bien après accélération, seront envoyés via des lignes dédiées dans les aires expérimentales de physique. Les faisceaux seront utilisés dans les aires existantes du GANIL ou dans certaines salles, en construction, prévues pour des applications spécifiques  (voir Science).

Spécificités 

L'installation comportera deux dispositifs d'accélération : l'accélérateur linéaire cryogénique, constitué de RFQ et de cavités, est conçu pour accélérer des ions lourds stables A/Q=3 jusqu’à 14,5 A.MeV (1mA) et également des deutons jusqu’à 40 MeV (5mA).
Des faisceaux radioactifs jusqu’à 6-9 A.MeV seront obtenus par fission (10¹⁴/s) à partir du faisceau de deutons de 40 MeV envoyé sur une cible de carbure d’Uranium.
La production des faisceaux radioactifs et la réalisation de l’injecteur en q/A=1/3 seront assurées prioritairement, la conception de l’extension en q/A= 1/6 sera réalisée en parallèle.
La priorité a été donnée à la source Phoenix V2 et elle sera accompagnée d’un développement de faisceaux métalliques.
Avec le dispositif SPIRAL2, l'accélérateur du GANIL aura la capacité de délivrer jusqu'à cinq faisceaux en parallèle. 

Partenaires français

Les organismes CEA/DSM et CNRS/IN2P3 décidèrent de lancer un avant-projet détaillé (APD) de 2 ans, qui démarra en novembre 2002 avec la contribution de 60 hommes.an par an répartis en 8 laboratoires. 

Un accord de collaboration entre le CEA et le CNRS, ainsi qu’un accord entre le CEA, le CNRS et la région de Basse-Normandie furent signés en juillet et septembre 2003.
 
Les laboratoires partenaires impliqués dans la construction sont :

* le GANIL
* Au CEA-Saclay, le DSM/DAPNIA : SACM, SIS, SPhN,  LENAC.                       
Pour des expertises (radioprotection, sûreté), des équipes du centre de Saclay de DSM, DEN (Direction de l’Energie Nucléaire), DPSN (Département de la Sûreté Nucléaire) sont sollicitées.
Au CEA-DAM, Bruyères-le-Châtel, le DPTA/SPN (Département des Techniques Avancées, Service de Physique Nucléaire), le DASE (Département Analyse Surveillance Environnement), le DP2I (Département Projet et Ingénierie).
 * au CNRS-IN₂P₃ : le CENBG (CEN de Bordeaux-Gradignan), le CSNSM (Centre de Spectrométrie Nucléaire et Spectrométrie de Masse, Orsay), l'IPNO (Institut de Physique Nucléaire, Orsay), l'IPNL (Institut de Physique Nucléaire, Lyon), l'IPHC (Institut Pluridisciplinaire Hubert Curien, Strasbourg), le LAL (Laboratoire Accélérateur Linéaire, Orsay), le LPC (Laboratoire de Physique Corpusculaire, Caen), le LPNHE (Laboratoire de Physique Nucléaire et de Hautes Energies, Paris), le LPSC (Laboratoire de Physique Subatomique et de Cosmologie, Grenoble).

(les laboratoires mentionnés en gras seront aussi impliqués fortement par la suite dans le programme scientifique, l'exploitation des faisceaux de SPIRAL2 et le développement de détecteurs adaptés)

Partenaires internationaux

 Des collaborations avec des laboratoires étrangers ont été mises en place. Une partie de l'équipement sera apportée au projet par des contributions en matériel ou en personnel fournies par des laboratoires étrangers (Allemagne, Etats-Unis, Inde, Italie, Japon, Pologne,...).

Au niveau mondial, plus de 12 laboratoires (une dizaine de pays concernés) ont noué une collaboration avec le GANIL en tant que laboratoires associés via des Mou (signés ou en préparation en juillet 07) :
-en Europe, l'INFN-LNL (Legnaro) ; INFN-LNS (Catania) ; l'Institut NIPNE (Bucarest)
les instituts polonais de Varsovie, Cracovie ; ISOLDE (CERN) ; le laboratoire FLNR (Dubna, Russie) ; l'Institut GSI  (Darmstadt) ; l'Université du Surrey, le laboratoire de Daresbury (GB).
-partenaires internationaux : RIKEN (Tokyo),  TRIUMF (Vancouver),  le SARAF (Israël),  BARC (Bombay) ; aux Etats-Unis  l'ANL (Argonne) ; le HRIBF (Oak Ridge).

Leurs équipes pourront participer aussi à de futures phases de recherche et développement pour SPIRAL2 en liaison avec le GANIL (sources, production de faisceaux, détection).

Historique (2002-2007)

Principaux jalons (2008-2013)

Fin 2007 : planning de référence du projet.
Fin 2007 : appel aux propositions d’expériences complètes lancé par le SAC.

2007 programme de construction de l'accélérateur ; programme préliminaire pour la production de faisceaux radioactifs.
Fin 2007-08 : conception préliminaire des bâtiments d'accélération.

Fin 2007-2008 : R&D pour la conception des nouveaux systèmes de détection. 

Etat de l'expérience:

Fin 08 : enregistrement du permis de construire – Documents de radioprotection ICPE prêts.

Réception de la première cavité de pré-série

Perspectives:

Mars 2009: Livraison à Saclay des deux premières cavités de pré-série.

1er semestre 2009 : enquête publique des autorités.
2ème semestre 09 : permis de construire des bâtiments de l'accélérateur.

2009-2011 : construction du LINAG
2009-2011 : construction et tests des nouveaux systèmes de détection.

Fin 09 -2010-début 2011 : construction des bâtiments de l'accélérateur.
Fin 10 -2011-début 2012 : construction des bâtiments pour les faisceaux radioactifs. 

2012 : premiers faisceaux d’ions stables délivrés par le LINAG.
2013 : faisceaux radioactifs de SPIRAL2.

Faits marquants:

1er novembre 2004 : remise du rapport et fin officielle de l’APD.

Janvier 2005 : publication du rapport technique final définissant le projet de référence pour SPIRAL2 [The SPIRAL2 APD report], ainsi que les options et les extensions ultérieures. 

Mai 2005 : lancement officiel de la construction de SPIRAL2.

Oct 06 : Recommandations du comité scientifique et technique SPIRAL2 après examen des propositions de futures expériences soumises par les collaborations internationales.

2007 : SPIRAL2 dans le plan de route des infrastructures européennes de recherche ESFRI, demande de financement dans le cadre du 7e PCRD. 

Fin 2007 : planning de référence du projet
Fin 2007 : appel aux propositions d’expériences complètes lancé par le SAC.

Etat du projet
Bilan scientifique et technique

Les performances de l’installation ont été évaluées. La plupart des composants ont dû être développés (sources, RFQ, cavités, séparateur de masse, etc). L’accélérateur est arrivé à un niveau APD à la fin de 2004, bien que quelques éléments de R&D soient encore prévus jusqu’à la mi-2005.
La conception des lignes de faisceaux secondaires ainsi que du bâtiment de production, à cause de la complexité et des aspects de sûreté à prendre en compte, va durer plus longtemps que prévu.

Voir les onglets Injecteur, cryomodules, LLRF

Fin 2007/Point sur l'injecteur Spiral2
La Ligne LBEion

La plupart des sous système de la ligne LBEions (voir ci contre) ont passé avec succés leur revue de lancement en fabrication.
 

Fin 2007/Point sur l'injecteur Spiral2
Le RFQ

Le choix du titulaire de la commande du RFQ (composés de 5 tronçons)est en cours. On prévoit son ordonnancement début 2008.

Fin 2007/Point sur les cryomodules A

Le cryomodule de qualification est en cours d'analyse de résultats.

La commande des cryomodules de série est en cours de cristallisation avec pour objectif de sortir avant la fin de l'année 2007.

 Chiffres des collaborations

(voir COLLABORATION pour des informations détaillées)

Collaboration pour la construction

En France, pour la recherche et la construction, 2 organismes sont impliqués : le CEA et le CNRS, avec  le GANIL (co-géré CEA-DSM et CNRS-IN2P3).
Les équipes sur le projet appartiennent à : 9 laboratoires du CNRS-IN2P3, 6 laboratoires (CEA/DSM ; CEA-DAM).
De plus, 3 équipes du CEA sont consultées pour des expertises du projet (CEA-DEN, DPSN, DSM-Saclay).

Au niveau mondial, plus de 12 laboratoires (une dizaine de pays concernés) ont noué une collaboration avec le GANIL en tant que laboratoires associés via des MoU.

Communauté concernée par l’exploitation des faisceaux
 
Les faisceaux actuels du GANIL sont utilisés par environ 400 chercheurs français et internationaux. 
Les futurs faisceaux de SPIRAL2 répondront aux demandes de quelques 700 physiciens qui ont participé aux discussions pour étendre les gammes des faisceaux disponibles au GANIL et leurs applications possibles, et qui ont ensuite contribué aux workshops et aux préparations des futures expériences.

 
Dans la communauté de physique nucléaire, 595 physiciens de 34 pays ont été signataires des 19 lettres d’intention principales (dont une lettre contenant 6 expériences rattachées à la spectroscopie gamma) déposées auprès des comités scientifique (SAC) et technique (TAC) de SPIRAL2 en octobre 2006.
En moyenne chaque signataire a signé pour 2 expériences. 5 expériences regroupant 1/3 des signatures prévoient l’utilisation de faisceaux d’ions stables, 19 (2/3 des signataires) emploieront les faisceaux radioactifs.

Financement

L’accord financier pour la partie française a été signé le 4 septembre 2006 : l’investissement de base est de 71.8 M€ ; avec  les aléas (11,06), l’investissement total est de 93,86 M€.
Le coût total du projet est de 128,86 M€ [en incluant les aléas et les incertitudes (11) et 35 M€ de main-d’œuvre (CEA, CNRS)].
Le budget d'investissement sera apporté par les partenaires : CEA-DSM (18%) et CNRS (18%),  et par la Région Basse Normandie (40%) ;  le reste (20M€) du budget devrait être financé par les programmes européens (FP7) et les partenaires internationaux. Les détecteurs ne sont pas inclus dans le budget d’investissement de SPIRAL2 mais plusieurs partenaires français (CEA, CNRS, Région Basse-Normandie) vont contribuer aux équipements implantés au GANIL, typiquement leur part se montera à 30 ou 50% du coût total, le reste étant fourni par les collaborations internationales.

Une première estimation des expériences proposées dans les lettres d’intention (voir onglet SCIENCE) a été effectuée et la valeur totale (détection DESIR, S3, GASPARD hors nTOF et FAZIA) présentée est de 83 M€ (dont AGATA~ 50M€).

Panorama de la physique nucléaire et physique des noyaux exotiques

L’aspect structurel du noyau atomique est régi par l’interaction entre les nucléons, protons et neutrons, liés par l’interaction forte. Ce système quantique à plusieurs corps est souvent décrit par un champ moyen nucléaire bâti sur une interaction effective nucléon-nucléon. Cette interaction est devenue de plus en plus élaborée à mesure que les données précises de spectroscopie s’accumulaient. Jusqu’aux années 80, ces données provenaient principalement des noyaux stables pour lesquels l’isospin, relié à la différence entre le nombre de protons et de neutrons, subit de faibles variations. La dépendance en isospin de l’interaction nucléaire effective n’est pas bien connue, ce qui réclame des études approfondies.
Depuis les années 90, avec le développement des installations de faisceaux radioactifs, des études détaillées de structure nucléaire, loin de la vallée de stabilité, ont été entreprises pour déterminer l’effet de grandes variations d’isospin, en particulier dans les noyaux légers.  Les études du noyau atomique ont largement progressé avec les découvertes des propriétés nucléaires nouvelles de certains noyaux instables, qui ont remis en cause les approches théoriques usuelles, élaborées principalement à partir de la structure des noyaux stables. Les noyaux radioactifs qui présentent ces propriétés nouvelles par rapport aux noyaux stables ont été qualifiés de noyaux exotiques.  Ces noyaux n’existent pas à l’état naturel sur Terre. 
Les théories, pour aller au-delà de la description standard en champ moyen, s’appuient sur de nouvelles données collectées sur les noyaux instables. Les physiciens de structure nucléaire ont pour objectifs de tester les prédictions et la validité des modèles nucléaires par l’étude expérimentale de noyaux soumis à des conditions extrêmes : limites de stabilité  aux drip-lines proton et neutron, en moment angulaire, déformation, en charge : noyaux très lourds et super-lourds. La spectroscopie des noyaux exotiques est déduite de réactions nucléaires directes, et les déformations nucléaires sont obtenues par excitation Coulombienne ou décroissance électrons et gamma  du noyau composé, formé par réaction de fusion.
De nombreux phénomènes, non prédits par les modèles nucléaires actuels ont déjà été mis en évidence : la matière nucléaire très diffuse dans certains noyaux légers [larges extensions des densités de matière, constituant un halo (⁶He) ou une peau de neutrons (⁸He)], les résonances de basse énergie, la clustérisation d’alphas, de nouvelles formes de radioactivité, l’affaiblissement et la modification des effets de couches bien établie dans la vallée de stabilité (N=16 nouveau nombre magique dans le noyau de néon 26),… sont quelques exemples des nouveaux aspects fascinants du noyau qui ont surgi de ces études. 

Les physiciens de l'IRFU ont contribué aux travaux menés sur plusieurs thématiques de structure et de spectroscopie des noyaux radioactifs. Pour chaque axe d’activités, les résultats importants obtenus ces dernières années sont discutés sur les sites des groupes du DAPNIA mentionnés ci-dessous :

i) l'évolution des excitations et de la structure des noyaux très riches en neutrons, vers les drip-lines.
* structure et spectroscopie de l’⁸He, noyau très riche en neutrons (N/Z=3) situé à la limite de liaison nucléaire en nombre de neutrons (limite appelée la « drip-line neutron »). La structure a été étudiée par une analyse en voies couplées des réactions.

Page du groupe de structure et de spectroscopie du noyau

http://irfu.cea.fr/Sphn/Phocea/Vie_des_labos/Ast/ast_groupe.php?id_groupe=2647

Page des Noyaux exotiques
http://irfu.cea.fr/Sphn/Phocea/Vie_des_labos/Ast/ast_groupe.php?id_groupe=487

* spectroscopie des états liés du noyau ²⁷Ne. Une image cohérente de l’effet de couches N=16 a été obtenue grâce à l’état de parité négative mis en évidence dans le ²⁷Ne. 

ii) les déformations extrêmes des noyaux
Page sur les noyaux déformés (http://irfu.cea.fr/Sphn/Phocea/Vie_des_labos/Ast/ast_groupe.php?id_groupe=483)

et sur les résultats obtenus sur la coexistence de forme dans les Kr déficients en neutrons    ^74,76Kr : http://www-dapnia.cea.fr/Sphn/Deformes/
 
iii) les conditions de formation de noyaux très lourds aux confins de la liaison nucléaire
-vers l’îlot des superlourds :
http://irfu.cea.fr/Sphn/Phocea/Vie_des_labos/Ast/ast_groupe.php?id_groupe=2650

Sur l'ensemble de ces thématiques, les physiciens de l'IRFU veulent poursuivre leurs programmes de recherche en exploitant les faisceaux de SPIRAL2.

Programmes de physique avec les faisceaux de SPIRAL2 - Lettres d'intention

Le programme de physique avec les faisceaux de SPIRAL2 a été élaboré par les différentes communautés de physique nucléaire qui travaillent au GANIL.
Il est présenté dans le livre blanc « Physics case » qui détaille les thématiques et les motivations, et qui donne les grandes lignes  des techniques expérimentales à mettre en œuvre pour les futures mesures auprès de SPIRAL2. Ce livre blanc est disponible sur le site SPIRAL2 du GANIL à l’adresse :

http://www.ganil.fr/research/developments/spiral2/files/WB_SP2_Final.pdf

 
Les thèmes principaux de recherche sont indiqués par la Figure ci-dessus et par la liste des lettres d'intention.

En mai 2006, le comité scientifique de SPIRAL2 a lancé un appel aux lettres d’intention (Letter of Intent, LoI) avec les futurs faisceaux; ces propositions ont été examinées en octobre 2006. Il s’agissait pour les physiciens de définir les contours des futurs programmes expérimentaux envisagés avec l’accélérateur SPIRAL2, d’identifier les objectifs scientifiques, les équipements et les infrastructures requis, et également de formaliser les collaborations entre les futurs utilisateurs de SPIRAL2.  Le Scientific Advisory Committee (SAC)  de SPIRAL2 des 20-21 octobre 06 a examiné les aspects techniques et scientifiques du projet à la lumière des lettres d’intention. Ces LoI ont un impact sur les choix techniques du projet et nécessiteront le développement d’outils spécifiques que les collaborations devront développer dans les prochaines années. Le rôle du SAC était de donner un avis sur chaque LoI, et de fournir des  recommandations plus générales sur les collaborations à établir ou renforcer ainsi que sur les outils à développer. Les LoI déboucheront sur des propositions d’expérience détaillées en 2007 et sur la construction de nouveaux instruments. 19 LoI principales (dont une contenant 6 expériences rattachées à la LoI-7 de spectroscopie gamma) ont été soumises par 595 Physiciens de 34 pays. En moyenne chaque signataire a signé pour 2 expériences. 5 expériences regroupant 1/3 des signatures prévoient l’utilisation de faisceaux d’ions stables, 19 LoI  (2/3 des signataires) emploieront les faisceaux radioactifs.

Liste des Lettres d'intention déposées auprès du comité scientifique de SPIRAL2 en octobre 2006 :
(avec l'indication des porte-paroles; en gras: physicien du DAPNIA)

 1. The DESIR facility (Decay, Excitation and Storage of Radioactive Ions) (B. Blank)
• β-decay studies : M.-J. García Borge
• laser spectroscopy: F. Le Blanc, G. Neyens, P. Campbell
• ion and atom traps: D. Lunney, O. Naviliat-Cuncic, F. Herfurth
2. Decay properties of neutron-rich nuclei (Yu. Penionzhkevich, F. Ibrahim)
3. S³: The Super Separator Spectrometer for LINAG Beams (A. Villari, A. Drouart, J. Nolen)
4. From actinides to super-heavy elements with SPIRAL 2: reaction dynamics and structure (Paul Greenlees)
5. Fusion reactions: A probe of multidimensional tunnelling (A. Navin, R. Raabe, A. Shrivastava)
6. Nucleon correlations probed via multiple particle transfer and their influence on subbarrier
fusion (L. Corradi)
7. High-resolution Gamma-ray Spectroscopy at SPIRAL2 (AGATA-EXOGAM II)
(J. Gerl, W. Korten, B. Wadsworth)
• Proton drip-line studies and N=Z nuclei (M. Bentley, D. Rudolph, G. de Angelis)
• Neutron-rich nuclei (A. Gadea, G. Duchêne, U. Datta Pramanik)
• Nuclear shapes and high-spin spectroscopy (A. Görgen, N. Redon, J. Simps)
• Collective modes in the continuum (S. Leoni, E. Khan, D. Pierroutsakou)
• Nuclear electromagnetic moments (G. Georgiev, D.J. Balabanski, A. Görgen)
• Spectroscopy of the heaviest elements (P. Greenlees)
8. High-energy γ-rays as a probe of hot nuclei and reaction mechanisms (J.A. Scarpaci, A. Maj, D. Jenkins)
9. r process nucleosynthesis (O. Sorlin, K. L. Kratz)
10. α-capture reactions in inverse kinematics relevant to stellar nucleosynthesis (S. Harissopulos, F. De Oliveira)
11. Production of radioactive samples for astrophysical interest by (n,p), (n,3He), (n, α) reactions (F. Hammache, M. Heil)
12. Production targets of light radioisotopes for nuclear astrophysics and basic nuclear science studies (M. Hass, D. Berkovits, T.Y. Hirsh)
13. Improving effective forces, mean field based methods, and predictions: dedicated measurements (M. Bender, K. Bennaceur, S. Péru)
14. Direct Reaction Studies of Exotic Nuclear Structure (GASPARD) (D. Beaumel, R. Lemmon, I. Martel )
15. Direct and Resonant Reactions with an Active Target (M. Chartier, D. Cortina, P. Roussel-Chomaz )
16. Unbound states of neutron-rich isotopes via direct reactions (V. Lapoux)
17. Neutrons For Science (X. Ledoux)
18. Dynamics & Thermodynamics of exotic nuclear systems (F. Gulminelli, G. Poggi, G. Verde)
19. Isospin non-conservation in nuclear states and its implication for the physics beyond the Standard Model (N. Smirnova)

Le texte des LoI est disponible sur le site du GANIL: http://www.ganil.fr/research/developments/spiral2/loi_texts.html avec les présentations: http://www.ganil.fr/research/developments/spiral2/loi_presentations.html

Les recommandations du SAC relatives aux LoI  et aux aspects techniques du projet SPIRAL2 sont à l’adresse :
http://www.ganil.fr/research/developments/spiral2/loi_recommendations.html

Contacts DAPNIA/SPhN

Spectroscopie gamma avec AGATA  (LOI 9) : Andreas Görgen ; Wolfram Korten
Structure de noyaux exotiques et de leurs états non liés par réactions directes (LOI 16) : Valérie Lapoux
Cas physiques pour le spectromètre S3 (LOI 3) : Antoine Drouart

Les futurs systèmes de détection

Les LoI nécessiteront la réalisation de nouveaux équipements et donc la constitution de collaborations et la signature de MOU (Memorandum of Understanding) autour des systèmes de détection. Afin d’exploiter les futurs faisceaux radioactifs, plusieurs programmes unissant de nombreux laboratoires européens avec les instituts de l’IN₂P₃ et le DAPNIA sont entrepris pour développer les nouveaux détecteurs plus performants décrits dans les lettres d’intention.
L’appel aux propositions complètes formalisant les accords de collaborations sera lancé par le comité scientifique de SPIRAL2 fin 2007.
Parmi les expériences proposées, la construction d'installations nouvelles comme DESIR (Decay, Excitation and Storage of Radioactive Ions), le spectromètre S³ (The Super Separator Spectrometer for LINAG Beams), n-TOF pour SPIRAL2 (dans le cadre du NFS, Neutrons for Science) seront nécessaires et des outils nouveaux sont prévus, comme le multi-détecteur de photons AGATA (Advanced GAmma Tracking Array, en cours de construction), EXOGAM2, un calorimètre gamma, des détecteurs de particules chargées à définir tels que GASPARD (Gamma Spectroscopy and PARticle Detection, projet de détecteur de particules légères chargées et de photons)  ou encore FAZIA (détection 4Pi).

Lors des workshops SPIRAL2 qui se sont tenus au GANIL en 2006 pour concevoir les futures expériences,  les nouveaux systèmes de détection nécessaires ont été discutés.
Informations sur les workshops et les présentations : http://spiral2ws.ganil.fr/

 Contributions du DAPNIA aux futures expériences  : LOIs et détection  

Pour développer les axes de recherche évoqués en introduction, en utilisant les faisceaux de SPIRAL2, les physiciens du DAPNIA développeront de nouvelles techniques expérimentales avec le support des services techniques. 

Dans la liste de présentations de LOIs données devant le SAC, sur les 19 présentations (dont une qui inclut 6 sous-projets reliés au programme avec le détecteur AGATA) 12 impliquent fortement les groupes du DAPNIA, et parmi ces LOIs, 5 ont un co-porte-parole DAPNIA/SPhN. Le groupe de structure nucléaire du SPhN participe à la lettre d’intention générale « Nuclear Reactions studies » (LoI 14) proposée par le groupe de travail sur les réactions directes avec les faisceaux radioactifs de SPIRAL2. Il sera impliqué dans le développement du détecteur de particules chargées et gamma GASPARD. Le groupe est aussi porte-parole de la lettre d’intention « Unbound states of neutron-rich nuclei via direct reactions » (LoI 16). Pour les études de spectroscopie gamma à haute résolution,  le groupe de spectroscopie gamma du SPhN est porte-parole de trois LoI, il est impliqué dans les simulations de détection et soutient le détecteur nomade AGATA. 
Pour la recherche d’éléments superlourds, la future installation S³ est prévue pour optimiser les techniques de production de séparation et d’identification de nouveaux noyaux à partir des faisceaux stables très intenses délivrés par SPIRAL2.  Cette proposition fait l’objet de la LoI 3 dont l’un des 3 porte-paroles appartient au SPhN. Le SPhN est aussi impliqué dans la LoI qui a pour objet les recherches sur les mécanismes de production des noyaux super-lourds avec des faisceaux radioactifs ou stables.

Les équipes du DAPNIA sont impliquées sur le projet AGATA (déjà lancé) et sur la préparation des projets de spectromètre S3 et de détecteur GASPARD. Ces projets sont encore en discussion (conception, collaboration à organiser, répartition de la R&D dans les différents laboratoires européens). 

AGATA =  Advanced GAmma Tracking Array
GASPARD = Gamma Spectroscopy and PARticle Detection
S3= Super Separator Spectrometer 

Fiche projet DAPNIA pour AGATA
http://www-dapnia.cea.fr/Sphn/Phocea/Vie_des_labos/Ast/ast_technique.php?id_ast=790
Fiche projet DAPNIA pour S³
http://www-dapnia.cea.fr/Phocea/Vie_des_labos/Ast/ast_technique.php?id_ast=943

 Il faut aussi noter que le groupe d’évaluation des données nucléaires du SPhN a contribué à la définition du futur programme expérimental NFS (Neutron For Science, LoI-17), qui nécessitera un faisceau haché. Si le projet le demandait, le SPhN pourrait s’associer au LENAC pour former un groupe de travail, qui aurait pour mission d’expertiser et de revérifier les études, neutroniques et de radioprotection, effectuées pour le bâtiment de production.

Documents relatifs aux objectifs de physique avec SPIRAL2

Le document “PHYSICS CASE” de SPIRAL2 est disponible sur le site du Ganil, à l’adresse :
http://www.ganil.fr/research/developments/spiral2/files/WB_SP2_Final.pdf

Propositions d’expériences (LOI) avec les faisceaux SPIRAL2.

Les lettres d’intention (LOI) sur le site du GANIL:
Liste : http://www.ganil.fr/research/developments/spiral2/loi_spiral2.html
textes des LOI http://www.ganil.fr/research/developments/spiral2/loi_texts.html

Examen des propositions d'expériences par le comité scientifique de SPIRAL2 et recommandations :
http://www.ganil.fr/research/developments/spiral2/loi_recommendations.html
 

Lettres d'intention impliquant le DAPNIA :

- programme de spectroscopie gamma avec AGATA   LoI_SP2_7_AGATA_EXOGAM2.pdf

- programme de réactions directes avec les faisceaux de SPIRAL2 :
programme général avec GASPARD   LoI_SP2_14_GASPARD.pdf

Lettre d'intention "Spectroscopy of neutron-rich isotopes via direct reactions"   LoI_SP2_16_DREBdp.pdf

-cas physiques pour le spectromètre S³  LoI_SP2_3_S3_updated.pdf 

 PROJET SPIRAL2- construction de la machine

Liens sur le site du GANIL:

Document APD :Document technique rassemblant les études au stade de l'avant-projet détaillé (APD).
Phase préparatoire du programme cadre européen FP7 pour SPIRAL2   
Collaborations pour le développement des systèmes de détection 

Final version of the Physics Case of SPIRAL 2 (pdf) (3,8Mb)
Journal du Projet Spiral2 : les bulletins du Ganil

Semaine SPIRAL2 2007 (Du 26 au 30 Novembre)

Documents sur le site du DAPNIA

FicheSPIRAL2.doc

Les documents externes du projet

Les compte-rendus des réunions de coordination Dapnia SPIRAL2 

Bulletin 1&2

Les séminaires et journées

2 Journées (24-25 Oct 2007) à SOREQ  Visite de l'accélérateur SARAF

SARAF presentation (Dr. Ami Nagler)   
Safety and shielding calculations (Dr. Israel Mardor)   
First front-end beam test results (Dr. Dan Berkovits)   
Solid and liquid targets cooling (Dr. Ido Silverman)   
Tour of the target cooling lab (Dr. Ido Silverman)   
The RF and LLRF systems (Eng. Israel Fishman)   
The cryogenic system and LHe stability measurements (Dr. Ido Silverman)   
Tour of Jerusalem old city and photographies

Tour of the linac and auxiliaries (Dr. Dan Berkovits)   
Beam loss simulation along the SC linac (Dr. Jacob Rodnizki)   
Beam diagnostic (Dr. Leo Weissman) 

EXPERIENCES CONDUITES AVEC LES FAISCEAUX DELIVRES PAR LA MACHINE SPIRAL2

 Voir l'onglet « PRODUCTION INTELLECTUELLE » pour les liens et documents relatifs aux objectifs de physique et aux propositions d’expériences avec les faisceaux SPIRAL2.

Liste des futures expériences ( projets) intéressant le DAPNIA :

AGATA- Advanced GAmma-ray Tracking Array
http://www.agata.org/
Lettres d'intention :
http://www.ganil.fr/research/developments/spiral2/files/LoIs_SP2_final/LoI_SP2_7_AGATA_EXOGAM2.pdf
Fiche-projet DAPNIA :
http://www-dapnia.cea.fr/Sphn/Phocea/Vie_des_labos/Ast/ast_technique.php?id_ast=790
Page AGATA DAPNIA : http://www-dapnia.cea.fr/Sphn/Deformes/Agata/index.php

GASPARD - GAmma SPectroscopy and PARticle Detection
http://gaspard.in2p3.fr/
Lettres d'intention :

http://www.ganil.fr/research/developments/spiral2/files/LoIs_SP2_final/LoI_SP2_14_GASPARD.pdf
http://www.ganil.fr/research/developments/spiral2/files/LoIs_SP2_final/LoI_SP2_16_Lapoux.pdf
http://www.ganil.fr/research/developments/spiral2/files/LoIs_SP2_final/LoI_SP2_9_Sorlin.pdf

S3 - Super Separator Spectrometer for LINAG Beams
Lettre d'intention :
http://www.ganil.fr/research/developments/spiral2/files/LoIs_SP2_final/LoI_SP2_3_S3_updated.pdf
Fiche-projet DAPNIA :
  http://www-dapnia.cea.fr/Phocea/Vie_des_labos/Ast/ast_technique.php?id_ast=943
   Version anglaise:
  http://www-dapnia.cea.fr/en/Phocea/Vie_des_labos/Ast/ast_technique.php?id_ast=943

NFS - Neutrons For Science
Lettre d'intention : http://www.ganil.fr/spiral2/files/LoIs_SP2_final/LoI_SP2_17_Ledoux.pdf

Bulletindec07Spiral2_3.doc

PRESENTATION DU PROJET

La partie haute énergie de l’accélérateur linéaire de SPIRAL 2 comprend deux familles de cavités supraconductrices à 88 MHz, de type quart d’onde et fonctionnant à 4 K (température de l’hélium liquide bouillant à pression atmosphérique). Chacune des géométries est optimisée pour accélérer des ions dont le rapport de la vitesse à celle de la lumière vaut respectivement b=v/c=0.07 et 0.12.

Cette distribution permet d'adapter l'efficacité de l'accélération des cavités à la vitesse croissante des ions le long de l'accélérateur. La première famille de cryomodules dits « A », est composée de 12 cryomodules comprenant chacun une cavité supraconductrice optimisée pour b=0.07. Cette série de cryomodules accélère le faisceau d'ions sortant de l'injecteur (cf sous projet injecteur/SPIRAL2) pour le délivrer à la seconde famille de cryomodules dits "B" comprenant chacun 2 cavités optimisées pour b=0.12.

Le projet Cryomodules A fait suite aux études effectuées pendant l'APD au cours duquel une cavité prototype a été réalisée et testée avec succès. L'étude mécanique du cryomodule a été effectuée en parallèle de la réalisation et des tests de ce prototype.

CONTRIBUTION DU DAPNIA

Le DAPNIA a en charge l’étude, le lancement et le suivi de fabrication des éléments de ces cryomodules A ainsi que leur assemblage. La préparation des cavités ainsi que l'assemblage du cryomodule nécessite une salle blanche de classe meilleure que ISO5 (classe 100).

La mission du DAPNIA inclut la réalisation d’un banc de tests cryogéniques en puissance RF sur la zone SupraTech HF/Cryo du site de Saclay. Toutes les cavités subiront les tests de validation en cryostat vertical avant leur montage dans le cryomodule. Puis une deuxième série de tests seront effectués sur les cryomodule dans leur configuration définitive avant leur livraison au GANIL. Le DAPNIA assistera en tant qu’expert le GANIL lors de l’intégration des cryomodules sur site, et participera au commissionning de l’accélérateur.

COLLABORATIONS

Parmi tous les collaborateurs du projet SPIRAL2, les partenaires principaux sont le GANIL/SPIRAL2, l'IPN d'Orsay, le LPSC de Grenoble.

Historique et principaux jalons:

 Contact:

Pierre BOSLAND

Présentation du projet

L’accélérateur de SPIRAL2 est composé d’une quarantaine de cavités accélératrices de cinq types différents, ce sont pour la plupart des cavités supraconductrices. Toutes sont le siège d’un champ accélérateur RF à 88.05 MHz.
Le champ RF de ces cavités  est soumis à diverses perturbations (déformations dues à des contraintes thermiques, vibrations, influence du faisceau lui-même, …). Pour cela, il est nécessaire d’asservir l’amplitude et la phase des champs RF de chaque cavité (régulations rapides).
Il faut aussi accorder chaque cavité en fréquence (régulations plus lentes).
Le LLRF est l’électronique comprenant toutes les acquisitions de signaux et les traitements en temps réel qui permettent de contrôler  les différentes cavités en pilotant les amplificateurs de puissance et les systèmes d’accord.
L’électronique sera développée au format industriel VME.
La figure ci-dessus montre les différentes cavités à piloter, et la répartition des châssis VME du LLRF.

Contribution du DAPNIA
 
Le DAPNIA a proposé de prendre en charge l’étude, la réalisation et la mise en service de l’ensemble des baies d’électronique constituant le LLRF de l’accélérateur.
Au sein du DAPNIA, le SIS est chargé de la conception et de la réalisation des cartes électroniques et des logiciels associés, ainsi que de la mise en baie. Le SIS s’appuie sur l’expertise du SACM pour le design et les tests de la partie RF. Le SIS assure la coordination du projet.

Localisation/Mise en service : au GANIL,  fin 2011.

Instruments/Spécificités/Enjeux techniques

Il a été décidé de construire un système d’asservissement numérique, dont les calculs rapides se font dans un FPGA, pour garantir la souplesse requise au pilotage de cavités de types différents. Un système numérique permet aussi de disposer de possibilités intéressantes en termes de mise au point et d’analyse des défauts de fonctionnement, en stockant toutes les informations utiles dans une mémoire circulaire.

 Contacts

Chef de Projet : Philippe GALDEMARD
Responsable Scientifique : Nicolas ALAMANOS

 Présentation 

 Implication du DAPNIA:

Les éléments constitutifs de l'injecteur sont à la charge de différents laboratoires collaborant avec le GANIL pour le projet. Le DAPNIA est responsable de la coordination de l'ensemble de ces acteurs et de l'intégration de l'ensemble du système; c'est à ce titre qu'il a pris la responsabilité de l'ensembles des chambres à vide et supportages. IL est par ailleurs en charge de la fourniture  des systèmes de fentes, du scrapper, et d'éléments essentiels tels que la source Deutons, le RFQ,et le CC.

 Etats et perspectives

Dates importantes  06/09/2006: revue de conception des lignes basse énergie (LBE)
                                17/10/2006: revue de conception du RFQ
                                07/03/07: PRR RFQ
                                02/05/2007: revue de conception des lignes moyenne énergie (LME)
                                


Perspectives   Mars 2008 dépôt du dossier CLS
                        mi 2008: livraison du premier tronçon du RFQ
                        automne 2008: tests de la source deutons et de sa ligne de tri
                        automne 2009: tests des LBE
                        printemps 2010: mise en service du RFQ
                        printemps 2011: fin des tests injecteur à Saclay



Contacts: