Actualités 2012
En novembre 2012, sous la direction des équipes impliquées du SACM et du SIS, l’Injecteur IFMIF a atteint les performances demandées, tant sur le plan des caractéristiques du faisceau que sur le plan de la gestion des sécurités machine et personnel. Les résultats obtenus ont permis d’atteindre une puissance record pour un tel faisceau : en mode continu, à la sortie de l’injecteur, le courant d’ions Deuterium D+ a atteint 140 mA (soit 14 kW). Le transfert de l’Injecteur sur le site de Rokkasho, au Japon, est en cours avec une arrivée prévue début de 2013 au Japon. L’Injecteur sera le premier élément de l’accélérateur qui sera installé sur le site Japonais.
Dans le cadre de l'Approche élargie d'Iter, l’Irfu est chargé de mettre en œuvre la contribution française au projet Ifmif (International Fusion Materials Irradiation Facility), qui permettra de tester les matériaux développés pour les futures installations de fusion nucléaire.
L’Irfu doit concevoir et construire à l’échelle 1 un démonstrateur de la partie à basse énergie (jusqu’à 9 MeV) de l'accélérateur d’Ifmif, en particulier l’injecteur et le linac supraconducteur.
Depuis l’installation de l’injecteur en mai 2011 différentes étapes ont été franchies avec le faisceau de protons :
- en mode pulsé, des intensités exceptionnelles de 150 mA ont été atteintes ;
- en mode continu, 100 mA d’ions hydrogène a été produit et guidé dans la ligne de transport à une énergie de 75 keV.
- En juin 2012, le premier faisceau d’ions deutérium a été produit en mode pulsé et récemment, le courant extrait de la source a atteint 125 mA avec une énergie de 100 keV et un cycle utile de 1 % (10 ms/1 s).
Avec des faisceaux aussi intenses le « conditionnement » est une étape très délicate. Il faut s’assurer que le faisceau (d’une puissance de plusieurs kW !) est bien optimisé et ne vient toucher aucun composant délicat, sous peine de faire fondre celui-ci.
Après une montée très progressive en puissance, l’injecteur Ifmif est désormais opérationnel pour entrer dans la phase de caractérisation du faisceaux de protons et de deutons.
contact: Raphaël Gobin
Des astrophysiciens du projet SDSS-III (Sloan Digital Sky Survey), composé en grande partie de chercheurs français, du CEA Irfu et du CNRS In2p3 et INSU, ont effectué la première mesure du taux de l’expansion de l’Univers jeune, âgé de seulement trois milliards d’années sur ces 13,7 milliards, alors que la gravité freinait encore son expansion, avant sa phase actuelle d'expansion accélérée par l'Energie Noire. Ils ont utilisé pour cela une nouvelle technique permettant de dresser une carte en trois dimensions de l’Univers lointain. Ce résultat est en ligne sur arXiv.org.
Différentes phases de l'expansion de l'Univers
Hubble et Lemaître ont mis en évidence l’expansion de l’Univers dans les années 1920 en procédant à deux types de mesures pour un même ensemble de galaxies : la distance entre ces galaxies et nous, ainsi que la vitesse de ces galaxies (en utilisant l’effet Doppler sur les raies de leurs spectres).
Leurs observations sont à l'origine du modèle "standard" actuel de la cosmologie. Pendant la plupart de l’histoire de l’Univers, cette expansion n’a cessé de ralentir, sous l'effet de la gravitation de matière et de la radiation. Mais depuis cinq milliards d'années, quand l’Univers avait environ 7 milliards d’années, ce comportement s'est inversé : l'expansion s'est mise à accélérer, probablement sous l'effet d'une mystérieuse force répulsive produite par ce qu’on a appelé : "l'énergie sombre". Des expériences en cosmologie ont permis d’observer cette période d'accélération récente, mais pas la décélération primitive de l’Univers. Réussir à mesurer cette décélération exige de remonter aux premiers milliards d’années de son histoire, de remonter loin dans le temps, donc d’observer loin dans l’espace. Pour cela, des galaxies ne suffisent plus : à des distances aussi élevées, leur luminosité devient trop faible.
L’instrument MIRI (Mid InfraRed Instrument ou Instrument pour l'InfraRouge Moyen) qui équipera le télescope spatial James Webb (JWST), le successeur de Hubble dont le lancement est prévu fin 2018, vient de partir pour la NASA. MIRI observera l’Univers dans le domaine de l’infrarouge moyen, de 5 à 27 micromètres de longueur d’onde. Il permettra d’explorer la sortie de « l’âge sombre » de l’Univers il y a plus de 13 milliards d’années comme la formation des systèmes planétaires. La livraison à la NASA est l’aboutissement d’une longue période de tests validant le bon fonctionnement de l’instrument et de ses sous-ensembles. MIRI a été conçu et réalisé par un consortium de dix pays européens en collaboration avec les USA. La France à travers le CNES, le CEA, le CNRS, l’Observatoire de Paris, les universités Paris Diderot, UPMC, Paris-Sud et Aix-Marseille, a eu une contribution déterminante à la réalisation de MIRI en fournissant un élément clef : l’imageur MIRIM.
Le détecteur Caméra, construit par l’Irfu, a été mis en place en Septembre 2012. Il est nécessaire pour mesurer des réactions exclusives auprès de Compass au CERN et il permettra l’exploration de la distribution spatiale des constituants des nucléons par la diffusion Compton virtuelle.
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
