Emission radiative du plasma d’hydrogène vu depuis l’extrémité de la ligne basse énergie
Le projet FAIR (Facility for Antiproton and Ion Research) de l’accélérateur d’ion lourds (GSI) en Allemagne, rassemble plusieurs thématiques de physique: celle des noyaux exotiques, la physique hadronique, l’étude des réactions d’ions lourds relativistes mais aussi la physique des plasmas et la physique atomique. Dans le cadre de la collaboration CEA/Irfu avec GSI, l’Irfu contribue à l’accélérateur linéaire (linac) à protons. Depuis 2011, les équipes du SACM et du SIS ont conçu, exécuté les plans, lancé en fabrication et installé les différents composants de l’injecteur. le 5 novembre 2015, la source a produit son premier plasma d’hydrogène avec une puissance injectée par le magnétron de 80 Watts, pulsé à 4 Hz. Ce premier résultat est un jalon important du projet et une première étape franchie avec succès pour le fonctionnement de l’injecteur.
Contrubutions de l'Irfu à l'injecteur du linac de Fair
L’Irfu a en charge la conception, la réalisation et la mise en service de l’injecteur du linac à protons à Saclay. Le linac doit fournir des protons à une énergie de 70 MeV et les transférer dans l’anneau SIS18 déjà existant. Il comprend un injecteur, un quadripôle radio fréquence (RFQ), des cavités et des diagnostics. L’injecteur est composé d’une source de protons et d’une ligne basse énergie permettant d’injecter le faisceau dans le RFQ.
La source d’ions, associée à une ligne de transport à basse énergie, doit générer et transporter un faisceau de 100 mA de protons à une énergie de 95 keV avec une émittance inférieure à 0,30 π.mm.mrad. La source d’ions choisie est de type source à résonance cyclotronique électronique (ECR) de 2,45 GHz basée sur la conception de la source Silhi1 développée par l’Irfu à Saclay. Elle fonctionne en mode pulsé à une fréquence de 4 Hz.
La ligne à basse énergie est similaire à celle de l’injecteur d’Ifmif2 : elle est très compacte et le transport et la focalisation du faisceau sont réalisés par deux solénoïdes équipés de correcteurs dipolaires afin d’optimiser l’injection du faisceau dans le RFQ. La ligne à basse énergie est équipée de groupes de pompage et d’un ensemble de diagnostics fournis par l’Irfu (émittance-mètre, filtre de Wien, Cage de Faraday, transformateur de courant), ainsi qu’un profileur de faisceau et des fentes réglables fournis par GSI afin de caractériser le faisceau produit. Avant injection dans le RFQ, un déviateur électrostatique (chopper) hache le faisceau de manière à créer des pulses très courts de quelques dizaines à centaines de microsecondes, sachant que la longueur du pulse faisceau initial en sortie source est de l’ordre de 5 ms.
Avant son installation future à GSI, l’injecteur est construit et testé à Saclay
Principaux paramètres faisceau requis à l’entrée du RFQ
Planning 2016 pour l'injecteur
L’équipe de l’Irfu en charge du commissioning de l’injecteur, aidée de l’équipe de GSI en charge du futur pilotage de l’injecteur à GSI, commencera à effectuer les premiers tests faisceau nécessaires au cours de l’année 2016, qui aboutiront à la validation du fonctionnement de la machine. L’injecteur pourra alors être démonté et envoyé à GSI pour y être réinstallé. L’équipe de l’Irfu interviendra ensuite sur site en tant qu’expert pour le redémarrage de la machine.
contact : Olivier Delferriere
1 : Silhi : source d'Ions Légers à Haute Intensité
2 : Ifmif : International Fusion Materials Irradiation Facility
• Physique et technologie des accélérateurs › Sources et injecteurs à haute intensité
• Le Département d'Ingénierie des Systèmes (DIS) • Le Département des accélérateurs, de cryogénie et de magnétisme (DACM)
