ESS : la source de spallation européenne

ESS est la future Source de Spallation Européenne en construction à Lund (Suède) dont la constructin a démarré en 2018 et sera pleinement opérationnelle en 2025. Elle délivrera des neutrons produits par spallation, réaction nucléaire résultant de l’irradiation d’une cible de tungstène par un faisceau de protons intense et de haute énergie lui-même produit par un accélérateur de particules linéaire et supraconducteur (Linac supra). La source ESS sera pulsée à 14 Hz avec un cycle utile de 4 % et une longueur de pulse de 2,86 ms. De par ses performances techniques, ESS fournira le faisceau de neutrons de plus haute brillance1 produit par ce type de sources. Les applications d’ESS concerneront la recherche sur la matière dans les domaines de l'énergie, des télécommunications, de la fabrication, des transports, des technologies de l'information, de la santé et des biotechnologies.

L’accélérateur linéaire comprend, entre autres,

dans sa section basse énergie (E ≤ 90 MeV) un RFQ (Radio Frequency Quadrupole) et un DTL (Drift Tube Linac),
et sa section haute énergie est composée de cavités supraconductrices permettant d’accélérer les protons jusqu’à 2 GeV.

Il y a trois familles de cavités supraconductrices :

une première famille de cavités spoke à 352 MHz optimisées pour des faisceaux de protons à 50 % de la vitesse de la lumière (β= v/c = 0,50) pour les énergies comprises entre 90 MeV et 216 MeV,
et ensuite 2 familles de cavités elliptiques à 704 MHz ;
- les premières dites medium beta (β= 0,67) pour les énergies comprises entre 216 MeV et 571 MeV,
- et les secondes dites haut beta (β= 0,86) pour les énergies comprises entre 571 MeV et 2,0 GeV.

L’Irfu est un des premiers partenaires de la collaboration et a contribué à la conception des composants majeurs de l’accélérateur tels que le RFQ et les 2 sections des cryomodules medium et haut beta ci-dessus.

Sur l'accélérateur, la contribution de l’Irfu couvre environ 70 % de la longueur du Linac avec la fourniture du RFQ et des 30 cryomodules medium et haut beta en plus de certains diagnostics du faisceau (profil, intensité) et d’éléments du Contrôle Système.

Les grands jalons des contributions Irfu à l'accélérateur de ESS s'échelonnent de 2016 à 2023.

RFQ :

Livraison à Lund : Août 2019
Conditionnement du RFQ : Janvier 2021

Partenaires : DACM, DIS
Industriels : Mécachrome, Bodycote et Atelier Mécanique de Deuil

CRYOMODULES :

*exemple d'un crymodule de x tonnes , y metres*

Test du prototype médium béta à Saclay : Novembre 2018
Test du prototype haut béta à Saclay : Octobre 2020
Livraison du premier cryomodule médium béta de série : Septembre 2020
Livraison du dernier cryomodule médium béta de série : Octobre 2021
Livraison du premier cryomodule haut béta de série : Février 2022
Livraison du dernier cryomodule haut béta de série : Octobre 2023

Partenaires : DACM, DIS, IJCLab, INFN, STFC
Industriels : B&S International France, Zanon, Research Instruments, PMB, SDMS, Manoir ACPP

DIAGNOSTICS :

Livraison de l’émittancemètre de la LEBT à l’INFN : Décembre 2016
Livraison du Doppler de la LEBT à l’INFN : Juillet 2016
Livraison des premiers NPM pour la section des cavités Spoke à Lund : Décembre 2020
Livraison des NPM pour la section des cavité médium béta à Lund : Avril 2021
Livraison des NPM pour la section des cavité haut béta à Lund : Juin 2021
Livraison des premiers nBLM à Lund : Mars 2020
Validation du contrôle commande nBLM : Novembre 2020
Installation des 12 premiers nBLM dans le tunnel : Février 2021
Livraison des 42 unités nBLM : Juin 2021

Partenaires : DIS, DEDIP
Industriels :

CONTROL COMMAND :

Réception du control command Source + LEBT à l’INFN : Juin 2017
Réception du système de protection du RFQ : Novembre 2020

Partenaires : DIS, DEDIP

Le premier faisceau de protons est prévu en 2023, mais pas sur la cible final. Pour la génération de neutrons, il faudra attendre 2025.

#4074 - Màj : 05/07/2023

Département des accélérateurs, de cryogénie et de magnétisme

Institut de recherche sur les lois fondamentales de l'Univers