L’injecteur d’ions légers spiral2 dans sa casemate au SACM.
L’injecteur d’ions légers assemblé à Saclay a fourni jusqu’à 5 mA de protons et de deutérons, en mode continu ou pulsé, qui sont destinés à être injectés dans la cavité RFQ (Radio Frequency Quadrupole) de Spiral2, à Caen.
La construction de l’injecteur a été réalisée par étapes successives, étalées sur deux ans, de sorte que soient mesurées les caractéristiques du faisceau à différentes positions de la « ligne ». Ce travail s’est achevé fin juillet 2012 par des diagnostics à la position exacte qu’occupera le RFQ dans l’injecteur. Les valeurs obtenues ont ensuite été introduites dans un modèle de simulation pour estimer les caractéristiques du faisceau en sortie du RFQ. C’est sans doute la première fois qu’un faisceau de haute intensité est mesuré au point exact d’injection d’un RFQ, puis transporté dans celui-ci par simulation. Le faisceau de sortie de l’injecteur de Spiral2 répond parfaitement au cahier des charges du projet, son passage dans le RFQ devrait être conforme à ce qui est attendu. Cette modélisation, conduite dans des conditions réalistes, valide la conception et la campagne de tests de l’injecteur de Spiral2 réalisées à L’Irfu.
Aujourd’hui, l’injecteur est en cours de démontage avant son transport puis son installation dans le bâtiment de l’accélérateur Spiral2 au Ganil. Les prochaines étapes seront le redémarrage de l’installation et finalement l’injection du faisceau dans la cavité RFQ où les caractéristiques du faisceau à la sortie de celle-ci seront mesurées et comparées avec les résultats prédits par simulation
Le projet SPIRAL2
SPIRAL2 sera une machine majeure implantée au GANIL à Caen pour la recherche fondamentale en physique nucléaire. Elle délivrera aux scientifiques des noyaux exotiques riches en protons ou en neutrons dans une large gamme de masses. La jungle des noyaux sera ainsi défrichée pour bâtir la carte des possibles, améliorant ainsi la compréhension des interactions des constituants des noyaux situés loin de la vallée de stabilité.
L’accélérateur linéaire supraconducteur (LINAC) devra délivrer des ions lourds de A/q=3 ainsi que des faisceaux intenses de deutons ou de protons (5 mA). L’injecteur d’ions légers a été assemblé puis testé à l’Irfu à Saclay avant son transport pour le Ganil. L’injecteur d’ions lourds est lui à la charge du LPSC à Grenoble.
Schéma d’implantation général de Spiral 2 au GANIL
Emittances du faisceau de deutérons de 5 mA mesurées à la sortie de l’injecteur.
L'injecteur d'ions légers à Saclay
L’injecteur assemblé à Saclay fournit jusqu’à 5 mA de faisceaux de protons et de deutérons en mode continu ou pulsé destiné à être injecté dans la cavité RFQ de Spiral2. Sa construction a été réalisée par étape successives étalées sur 2 ans de manière à mesurer les caractéristiques du faisceau à différentes positions de la ligne. Les objectifs de cette expérience étaient multiples : obtenir la fiabilité de l’ensemble des équipements présents, valider la conception et l’intégration générale de l’injecteur d’ions léger et finalement vérifier que les caractéristiques du faisceau extrait étaient bien compatibles avec la future cavité RFQ, en cours de réalisation.
Ce dernier point, essentiel pour le projet Spiral2 a été atteint en déplaçant les émittancemètres, diagnostics destinés à mesurer les propriétés du faisceau, à la position qu’occupera le RFQ dans l’injecteur.
Compte tenu de la complexité des réglages nécessaires et de la durée de ces mesures, cette réussite n’a été possible que grâce à la fiabilité et la reproductivité de l’ensemble de la ligne obtenues grâce au équipes du SACM, du SIS et du Ganil qui ont œuvré de longs mois pour atteindre cet objectif majeur pour le projet. A noter, également, la qualité de la conception des émittancemètres, réalisés à l’IPHC Strasbourg, et capables de mesurer des faisceaux de haute intensité de tailles millimétriques présentant des densités de puissance proche du kW/cm2.
Première simulation dans un RFQ
Les mesures faites au point d’injection dans le RFQ, ont ensuite été introduites dans un modèle pour estimer ses caractéristiques en sortie du RFQ. C’est sans doute la première
fois qu’un faisceau de haute intensité est mesuré au point exact d’injection d’un RFQ, puis transporté dans celui-ci par simulation. Cette modélisation conduite dans des conditions réalistes valide la conception et la campagne de test de l’injecteur de Spiral2 réalisées à L’Irfu.
Faisceau à la sortie de l'injecteur, conforme au cahier des charges
On peut estimer aux regards des résultats obtenus, que le faisceau de sortie de l’injecteur de Spiral2 répond parfaitement au cahier des charge du projet et que son passage dans le RFQ sera conforme à ce qui était attendu. En particulier il n’y aura pas d’augmentation d’émittance longitudinale dans le RFQ, un des points critiques majeurs sur le linac de Spiral2.
Aujourd’hui, l’injecteur est en cours de démontage avant son transport puis son installation dans le bâtiment de l’accélérateur Spiral2 au Ganil. Les prochaines étapes seront le redémarrage de l’installation et finalement l’injection du faisceau dans la cavité RFQ où les caractéristiques du faisceau à la sortie de celle-ci seront mesurées et comparées avec les résultats obtenus en simulation.
Contact : Didier Uriot (Irfu/SACM:LEDA)
Enveloppes du faisceau de deutérons transportées par simulation dans le RFQ en utilisant les distributions mesurées à la sortie de l’injecteur.
• Physique et technologie des accélérateurs
• Le Département d'Ingénierie des Systèmes (DIS) • Le Département des accélérateurs, de cryogénie et de magnétisme (DACM)
• Spiral2
