Dans le cadre de l’Approche Élargie pour la Fusion conclue entre le Japon et l’Europe, le projet IFMIF (International Fusion Materials Irradiation Facility) a été lancé pour l’étude des futurs matériaux pour la fusion qui devront résister à d’intenses flux de neutrons. Un composant majeur en est son ensemble de deux accélérateurs à très haute puissance (2×5 MW) qui produit le flux de neutrons en bombardant une cible de Lithium avec un faisceau de Deutérium à une énergie de 40 MeV.
Vues ces spécifications ambitieuses, une première phase appelée EVEDA (Engineering Validation and Engineering Design Activity) prévoit l’étude et la réalisation d’un accélérateur prototype à l’échelle un jusqu’à 9 MeV, appelé LIPAc. Celui-ci est en cours d’installation et de démarrage au Japon.
Le travail de cette thèse concerne les études de dynamique faisceau pour l’accélérateur prototype LIPAc, caractérisé par une intensité et une puissance jamais encore réalisées, exigeant de ce fait la mise en place de simulations détaillées et de concepts innovants. Ce rapport est divisé en deux grandes parties :
I : Études pour la mise en service de l’accélérateur protoype LIPAc : où les modélisations, simulations, et expériences seront décrites pour les phases de démarrage faisceau en cours et à venir.
II : Études plus fondamentales sur les accélérateurs de très haute intensité : où les effets de la charge d’espace et les interactions coeur-halo seront abordées. En particulier une définition innovante de la limite coeur-halo est proposée puis appliquée au LIPAc.
