Premiers profils transverses du faisceau de proton observés à la sortie du RFQ
Le 3 Décembre 2015 à 9H00, le RFQ de l’accélérateur Spiral2 a accéléré son premier faisceau de protons à l’énergie nominal de 0.75 MeV. Cet événement marque l’aboutissement de longues années d’études, de développements et de tests. Les lots de travaux Irfu étaient au cœur de cette réussite: depuis la source de deutons et protons, au contrôle-commande et mécanique des lignes faisceaux après la source, le RFQ, et l'électronique Low level RF permettant de réguler les champs accélérateurs dans les cavités et la fréquence de la machine.
Dans les mois à venir, les tests de qualification du RFQ continuent en protons et deutons. Puis ce sera le tour des ions plus lourds (hélium, oxygène, nickel, etc.) d'être accélérés. Ensuite les faisceaux seront injectés dans la suite de l’accélérateur composée de cavités supraconductrices fournies par l’Irfu et l’IPNO. La mise en service de l’accélérateur de Spiral 2 et de ses salles expérimentales est attendue pour 2017.
A peine quelques heures plus tard, ce sont les 5 mA de courant nominal qui étaient injectés avec une transmission proche des 100% dans les conditions de réglage attendues, démontrant ainsi la pertinence de l’ensemble de nos choix techniques et la qualité de la conception et de la réalisation du RFQ ainsi que de toutes les servitudes et équipements associées.
Enfin, la courbe de transmission du faisceau en fonction de la tension appliquée aux lames du RFQ a été mesurée. L’accord observé permet de valider d’une part le design géométrique des lames du RFQ et d'autre part les procédures complexes de réglage de la tension mises en œuvre par les équipes de l’Irfu. Elle apporte également une nouvelle preuve expérimentale de la précision et de la prédictivité des codes de simulation développés au SACM.
à gauche: Le courant de 5 mA de protons mesuré respectivement à l’entrée et à la sortie du RFQ. La courbe orange correspondante au courant d’entrée est totalement cachée par celle de la sortie en violet montrant ainsi une transmission de 100%. à droite: Courbe dite de « Kilpatrick » permettant de comparer le comportement du RFQ perdit par les codes de simulation aux résultats expérimentaux.
Film de 35 secondes réalisé par Philippe Galdemard, retraçant les étapes d’assemblage et de montage du RFQ dans le tunnel de l’accélérateur Spiral2 sur plusieurs mois.
Le RFQ complétement assemblé dans le tunnel du linac au Ganil.
© Patrice Lecomte/GANIL
Une partie des équipes de l’Irfu, du Ganil et de l’IPNO présente au poste de commande de l’accélérateur Spiral2 lors du démarrage du commissioning du RFQ.
L’Irfu avait en charge les études, la réalisation, le montage et la mise en service au GANIL de cette cavité accélératrice de type RFQ. Les défis à relever étaient multiples est principalement liés aux tolérances applicables sur l’ensemble des grandeurs physiques de la cavité. Ainsi, pour ne citer que les principales, les précisions mécaniques d’usinage étaient de 10 µm, celles d’assemblage de 50 µm. La précision et la stabilisation du champ électrique devait être assurée mieux qu’au %. La régulation thermique de l’ensemble de la structure devait être de l’ordre du degré. La transmission du faisceau de particules devait être proche de 100 %, avec un vide maintenu autour de 10-7 mbar.
L’ensemble des compétences de l'institut a mené l’ensemble des études nécessaires à la conception et la réalisation de cette structure accélératrice et fourni la plupart des lots techniques indispensables au fonctionnement de la cavité tel que le système de refroidissement, le LLRF, et le contrôle commande.
Contact: Didier Uriot
Schéma de l’accélérateur linéaire de Spiral2. Les faisceaux des sources d’ions lourds et protons/deutons sont injectés dans le RFQ, puis la LME (ligne moyenne énergie) met les faisceaux en forme pour être injectés et accélérés dans les cryomodules de type A puis B pour atteindre jusqu’à 40 MeV.
• Institut de recherche sur les lois fondamentales de l'Univers (Irfu) • Le Département d'Électronique des Détecteurs et d'Informatique pour la Physique (DEDIP) • Le Département d'Ingénierie des Systèmes (DIS) • Le Département des accélérateurs, de cryogénie et de magnétisme (DACM)
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Dernière mise à jour : 20-02-2024
