L’activité du SACM pour les machines à rayonnement synchrotron concerne les deux cryomodules accélérateurs de Soleil, dont la fréquence des cavités est 352 MHz, et les deux cryomodules Super-3HC (Third harmonic superconducting passive cavities) dont les cavités fonctionnent à 1,5 GHz. Les cavités Soleil, munies de coupleurs de puissance, servent à accélérer le faisceau circulant dans l’anneau de stockage pour compenser l’énergie perdue à chaque tour sous forme de rayonnement synchrotron. Les cavités Super-3HC sont passives, et c’est le faisceau d’électrons lui-même qui leur fournit l’énergie électromagnétique leur permettant en retour de supprimer certaines instabilités du faisceau, et d’allonger les paquets d’électrons afin d’augmenter la durée de vie du faisceau. La technologie de ces deux types de cryomodules est basée sur une structure radiofréquence (RF) imaginée par Alban Mosnier en 1992 pour les machines à très fort courant d’électrons, usines à B ou machines à rayonnement synchrotron.
Cryomodules Soleil
Un cryomodule prototype a été réalisé en 1999 pendant la phase d’avant-projet détaillé (APD) de Soleil en collaboration avec le Cern. En 2004, des modifications ont été effectuées par le SACM, en collaboration avec Soleil et le Cern, pour que ce prototype devienne opérationnel sur l’anneau de Soleil : démontage complet du cryomodule, nettoyage et tests des cavités supraconductrices en cryostat vertical pour vérifier que leurs performances n’ont pas été dégradées par toutes les opérations effectuées en phase APD, remontage complet du cryomodule et tests de validation en puissance RF dans le bunker du Cern.
Les tests qui ont eu lieu début 2005 ont validé la remise à niveau du cryomodule prototype pour son fonctionnement sur l’anneau de Soleil : diminution de la consommation cryogénique statique (50 W) et meilleure stabilité thermique de l’ensemble, très bonne réjection du mode fondamental par les coupleurs de modes supérieurs dipolaires, champ accélérateur dans les cavités (Emax > 11 MV/m), et puissance maximale supportée par les coupleurs RF (180 kW en mode réfléchi). Après ces tests de validation le cryomodule a été installé sur l’anneau de Soleil en décembre 2005. Il a ensuite attendu le mois de mai 2006 pour son refroidissement à 4 K, puis le mois de juin pour la première accélération du faisceau dans l’anneau de stockage. Pendant la phase de mise en service qui a suivi, le courant a pu être rapidement augmenté jusqu’à sa valeur maximale de 300 mA correspondant au fonctionnement nominal.
Pour le deuxième cryomodule qui sera identique au premier, Soleil est le maître d’œuvre et sa réalisation a été confiée à l’industriel allemand Accel. La commande a été signée en octobre 2005, pour une livraison prévue mi 2007. Le rôle du SACM se limite à quelques prestations et expertises particulières.
Assemblage des coupleurs HOM (high order modes) sur les cavités Soleil dans la salle blanche du Cern.
Cryomodules Super-3HC
Depuis leur installation en 2002 sur les anneaux de SLS (Swiss light source de l’institut Paul Sherrer) et d’Elettra (à Trieste en Italie), les deux cryomodules Super-3HC fonctionnent régulièrement. Ils sont même devenus un élément clé du fonctionnement des machines, en particulier pour Elettra. Quelques interventions de maintenance sont régulièrement effectuées, tous les 18 mois environ, pour le remplacement des réducteurs des systèmes d’accord fortement sollicités sur Elettra, contrairement à ceux de SLS qui peuvent rester immobiles.
Une demande de transfert industriel de ce cryomodule a été faite par la société Accel. Certaines machines ont en effet montré leur intérêt pour ce cryomodule en vue d’éventuelles installations sur leurs anneaux.
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• Le Département des accélérateurs, de cryogénie et de magnétisme (DACM)
