Le projet Ifmif-Eveda1) consiste, en partie, en la construction d’un prototype accélérateur de deutons2) au Japon (Rokkasho-Mura) qui entrera en fonctionnement en 2013. Cette phase Eveda est l’étape de validation du projet Ifmif, qui se propose d’étudier la résistance de matériaux soumis à de très hauts flux de neutrons pour caractériser les matériaux de construction de Demo3).
Cet accélérateur linéaire,de très haute intensité (125 mA), produira un faisceau continu de deutons à environ 10 MeV. Pour conduire correctement ce faisceau à travers les divers éléments qui composent l’accélérateur, des diagnostics doivent être installés le long de la ligne. Leur rôle est de délivrer des informations telles que le profil, l’énergie, la position du faisceau en différents emplacements. La puissance maximale d’un tel faisceau est de 1.25 MW et interdit donc toute mesure basée sur son interaction directe avec un détecteur, qui serait destructive !
Le Service d'ingénierie Ifmif-Eveda (Siiev) de l'Irfu est engagé dans la construction de l’accélérateur et d’une partie des diagnostics. Du fait de la puissance énorme du faisceau, l’un des challenges du diagnostic est la conception d’un mesureur de profil transverse du faisceau.
Un prototype de profileur non « interceptif » a donc été développé en étroite collaboration avec le Sédi. Le principe de ce détecteur (voir le schéma) est basé sur l’ionisation, par le faisceau, des molécules du gaz résiduel présentes dans le « vide » du tube. Un champ électrique, transverse à la direction du faisceau, est établi entre une plaque conductrice (anode ou cathode) et un plan de pistes conductrices (32 pistes sur 40 mm). Les particules ionisées, électrons et ions, dérivent vers les pistes générant ainsi un courant électrique, mesuré toutes les µs par l’électronique associée.
Prototype de profileur non-destructif
Ci-dessous, le profil du faisceau (courbe jaune) échantillonné toutes les µs, et vu à l’oscilloscope.
Ce prototype a été testé à Saclay, sur le faisceau de protons délivré par la source Iphi4) à des énergies de 75 et 95 keV, avec un courant de l’ordre de 1 mA, du 15 au 28 juillet 2008. Le signal dû à l’ionisation a été clairement mis en évidence. De plus, des enseignements (isolations électriques, électroniques…) permettront d’améliorer la prochaine version prévue pour la mi-2009. La conclusion importante de ces tests est l’extrapolation de ces mesures aux énergies d'Ifmif (40 MeV) qui montre qu’un tel détecteur, basé sur l’ionisation du gaz résiduel, devrait fonctionner dans ce régime.
Le Siiev tient à remercier l’équipe en charge d'Iphi pour leur accueil, mais également pour la qualité et la fiabilité de leur faisceau.
À gauche, la source de l’accélérateur Iphi avec la bride où a été installé le profileur du Siiev. À droite, le profileur fixé sur sa bride qui est délimité par le cadre rectangulaire de 6 x 7 cm2
Auteur:
Jacques MARRONCLE (Irfu/Siiev)
Contacts
Julien PANCIN (Irfu/Sédi/LDEF)
Fabien JEANNEAU (Irfu/Sédi/LDEF)
1) International Fusion Materials Irradiation Facility - Engineering Validation and Engineering Design Activities.
2) le deuton ou 2H est un noyau de deutérium constitué d’un proton et d’un neutron.
3) Démonstrateur de réacteur de fusion
4) Injecteur de Protons à Haute Intensité
• pas de titre • Le Département d'Ingénierie des Systèmes (DIS) • Le Département des accélérateurs, de cryogénie et de magnétisme (DACM) • pas de titre
