La mise en service réussie de Spiral2 en fin d’année 2019

17 février 2020

Vue des cryomodules de l'accélérateur SPIRAL2. ©P.Stroppa/CEA

Suite à l’autorisation de mise en service de Spiral2 délivrée par l’Autorité de Sureté Nucléaire (ASN) le 8 juillet 2019, de nombreuses étapes cruciales se sont enchainées avec succès en fin d’année 2019, avec notamment un premier faisceau de protons accéléré à 33 MeV, l’énergie nominale par l’accélérateur linéaire de Spiral2 (Linac) et une première expérience test dans la salle expérimentale Neutron For Science (NFS).

Ces premiers résultats de 2019 sont très prometteurs. Ils vont se poursuivre en 2020 avec notamment l’augmentation des performances du Linac et la montée en puissance du faisceau (10% de la puissance maximale attendue). Parallèlement avec cette montée en puissance du faisceau, des expériences tests dans NFS seront menées.

Grâce à l’implication sans faille des équipes du Ganil et des laboratoires partenaires du CEA, du CNRS et des laboratoires étrangers, le planning envisagé en début d’année 2019 a été réalisé dans son intégralité avec quelques semaines d’avance.

Les principales étapes sont résumées ci-dessous :

8 juillet 2019 : le Ganil a reçu la notification de la décision de l’ASN autorisant la mise en service de la phase 1 de l’extension Spiral2 du Ganil.

26 juillet 2019 : une première injection de radio fréquence (RF) a été réalisée dans une cavité froide (à une température de 4 degrés Kelvin). Cette première montée en champ d’une cavité supraconductrice sur le site du Ganil a permis de valider les procédures d’installation et de vérifier l’absence de pollution interne des cavités.

24 septembre 2019 : la qualification complète des 26 cavités accélératrices du Linac est finalisée. Les mesures obtenues sont bien conformes à celles attendues. Cette étape a permis également de valider les performances cryogéniques de l’ensemble de l’accélérateur

Tension injectée dans la cavité (en bleu) et puissance consommée (en rouge)

28 octobre 2019 : l’ensemble des éléments requis pour l‘injection du faisceau dans le Linac est validé. En effet, en parallèle des tests techniques, les prérequis de sureté pour l’injection du faisceau dans le Linac ont été validés les uns après les autres depuis juillet 2019.

Ainsi, prérequis de sureté et systèmes techniques étaient donc au rendez-vous le 28 octobre, pour la première injection d’un faisceau de protons dans les cryomodules du Linac.

28 octobre 2019 à 12h 53 minutes : Un moment historique : La dernière cage de Faraday avant l’injection dans le Linac a été levée, laissant ainsi pour la première fois un faisceau de protons parcourir le Linac de Spiral2. Le faisceau de protons pré-accéléré a été réglé et a été injecté dans les cavités supraconductrices du Linac.

26 novembre 2019 : le Linac a atteint sa tension nominale et a accéléré un faisceau de protons à sa valeur nominale de 33 MeV.

11 décembre 2019 : L’implication importante des équipes de l’institut de physique nucléaire de République Tchèque (NPI) et du Ganil a permis de réaliser une première expérience test avec la station d’irradiation et le système pneumatique rapide de transfert d’échantillon. Un premier spectre de désintégration a été obtenu lors du test d’irradiation dans NFS avec un faisceau de protons d’énergie de 33 MeV sur une cible de cuivre.

Objectif 10% de puissance en 2020

Ce sera tout pour 2019, depuis le 13 décembre, l’installation est entrée dans sa phase de maintenance annuelle. Elle est à présent réchauffée et mise au repos pour la trêve hivernale. Une trêve qui ne sera pas de trop pour tirer les leçons de ces premiers mois de mise en service et régler les soucis détectés. Le Linac reprendra ensuite du service en avril et profitera du printemps pour monter progressivement en puissance.

« Le faisceau actuel ne fait que quelques watts, il devra atteindre 200 kW à terme » précise Patrick Dolegieviez, chef de projet Spiral2 accélérateur.

« Cette puissance ne sera atteinte qu’à la condition de se livrer à un réglage extrêmement fin de la machine et d’en ramener les pertes à maximum 1 watt par mètre. Une valeur vraiment infime au regard d’un faisceau de 200kW de puissance. »

Si tout se passe bien, les équipe de NFS passeront enfin à l’action, avec un planning partagé entre la montée en puissance de la machine (objectif de 10% de la puissance maximum attendue en 2020) et expériences tests pour la physique avec NFS.

Contacts Ganil : (Chef de projet Spiral2 accélérateur)

Précédents faits marquants Spiral2 de l'Irfu

#4748 - Màj : 14/12/2020

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