Simulation du faisceau de deutons dans l'espace des phases (position, quantité de mouvement) au niveau de la cible de carbure d'uranium.
Le projet Spiral 2 a pour but de produire des faisceaux d'isotopes rares de très hautes intensités en adoptant la meilleure méthode de production pour chaque faisceau radioactif. Les faisceaux instables seront produits par la technique Isol (Isotope separation on-line) via un convertisseur de carbure d'uranium ou par irradiation directe de matière fissile. La combinaison de toutes ces techniques permettra de couvrir de larges zones de noyaux situés loin de la vallée de stabilité. Au delà de sa fonction première d'outil de recherche pour la physique nucléaire fondamentale, l'installation Spiral 2 pourrait également offrir un instrument multidisciplinaire de hautes performances tout spécialement dans le domaine des sciences nécessitant des flux très intenses de neutrons comme les sciences des matériaux, la physique atomique, la physique du solide et celle des plasmas.
Les spécifications pour l'accélérateur primaire résultant des besoins des expérimentateurs sont les suivantes.
□ L’accélérateur primaire doit fournir des faisceaux de deutons et de protons de 5 mA et d'ions lourds avec un rapport de la charge électrique sur la masse (q/A) de 1/3 pour une intensité allant jusqu'à 1 mA.
□ La machine doit permettre l'évolutivité pour l'accélération d'ions lourds de q/A de 1/6.
□ L’énergie de chaque faisceau devra être ajustable de 750 keV/n (kilo électron-volts par nucléon) à 33 MeV/n pour les protons, 20 MeV/n pour les deutons, 14,5 MeV/n pour les ions lourds de rapport q/A de 1/3 et 9 MeV/n pour les ions lourds de rapport q/A de 1/6.
□ Un hacheur rapide permettra de sélectionner la structure du faisceau (de 1 paquet sur 100 à 1 paquet sur 10000).
Cavité supraconductrice quart d’onde dans son enceinte à hélium.
Évolution du facteur de qualité de la cavité supraconductrice prototype quart d’onde en fonction du champ accélérateur.
Pendant la phase d'avant-projet sommaire, le Ganil a consulté le SACM pour une expertise portant sur la faisabilité de l'accélérateur primaire. Cette phase s'est concrétisée par le lancement en 2003 d'un avant-projet détaillé (APD) de 2 ans financé par le CEA, le CNRS et la région Basse Normandie. Lors de cette phase, la direction du projet a été confiée à un membre du SACM. Le service a également assuré :
□ la direction des études de conception de la machine,
□ la construction d'un prototype d'une cavité quart d'onde optimale pour l'accélération d'ions de vitesse égale à 0,07 fois la vitesse de la lumière dans le vide, testée avec succès,
□ la construction d'une source de deutons répondant aux spécifications de l'accélérateur,
□ la conception de la cavité RFQ (Radiofrequency quadrupole) et la réalisation d'un prototype de 1 m testé jusqu'à la puissance nominale de 40 kW,
□ une expertise sur la faisabilité de solénoïdes supraconducteurs.
L'équipe de l’avant-projet était composée de personnes appartenant à 8 laboratoires, ce qui représentait le travail de 60 personnes. Ce travail a abouti à la définition de l'architecture détaillée de l'accélérateur primaire ainsi qu’au démarrage de l'étude des lignes secondaires.
À l'issue de l’APD, une phase de transition a été mise en place afin d'achever ou de poursuivre plusieurs actions en cours comme la validation du système de refroidissement et de vide du RFQ à l'aide de nouveaux tests ou bien l'étude des cryomodules pour les cavités supraconductrices ou encore la consolidation de l'architecture de la ligne de tri des ions à basse énergie.
Test en puissance de la cavité accélératrice prototype de type RFQ.
Architecture de l'accélérateur primaire.
MBE : mean beam energy
LBE : low beam energy
RFQ : radiofrequency quadrupole
En 2005, le projet est entré en phase de réalisation. L'effort du SACM se poursuit aussi bien par une participation forte dans la réalisation du RFQ que par la fourniture de 12 cryostats équipés chacun d'une cavité supraconductrice munie de son système d'accord et d'une source de 5 mA de protons et deutons. Le service assure également la responsabilité scientifique dans la coordination du lot injecteur et une expertise en dynamique de faisceau.
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Dernière mise à jour : 18-04-2024
