La mise en service réussie de SPIRAL2 en fin d'année 2019

Publié par Redbran le 28/05/2020 à 13:00
Source: CEA IRFU
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 (Dans le sens commun l'énergie désigne tout ce qui permet d'effectuer un travail, fabriquer de la chaleur, de la lumière, de produire un mouvement.) nominale par l'accélérateur linéaire de SPIRAL2 (LINAC) et une première expérience test dans la salle expérimentale ( En art, il s'agit d'approches de création basées sur une remise en question des dogmes dominants tant sur le plan formel, esthétique, que sur le plan culturel et politique. En science, il s'agit d'approches de recherche basées sur des...) Neutron (Le neutron est une particule subatomique de charge électrique totale nulle.) For Science (La science (latin scientia, « connaissance ») est, d'après le dictionnaire Le Robert, « Ce que l'on sait pour l'avoir appris, ce que l'on...) (NFS).


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

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 (Le mot puissance est employé dans plusieurs domaines avec une signification particulière :) 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 (Le Centre national de la recherche scientifique, plus connu sous son sigle CNRS, est le plus grand organisme de recherche scientifique public français (EPST).) et des laboratoires étrangers, le planning envisagé en début d'année (Une année est une unité de temps exprimant la durée entre deux occurrences d'un évènement lié à la révolution de la Terre autour du Soleil.) 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 (Le mot phase peut avoir plusieurs significations, il employé dans plusieurs domaines et principalement en physique :) 1 de l'extension SPIRAL2 du GANIL.

- 26 juillet 2019: une première injection (Le mot injection peut avoir plusieurs significations :) de radio fréquence (En physique, la fréquence désigne en général la mesure du nombre de fois qu'un phénomène périodique se reproduit par unité de temps. Ainsi lorsqu'on emploie le mot fréquence sans précision, on...) (RF) a été réalisée dans une cavité froide (à une température (La température est une grandeur physique mesurée à l'aide d'un thermomètre et étudiée en thermométrie. Dans la vie...) de 4 degrés Kelvin). Cette première montée en champ (Un champ correspond à une notion d'espace défini:) d'une cavité supraconductrice sur le site du GANIL a permis de valider les procédures d'installation et de vérifier l'absence de pollution (La pollution est définie comme ce qui rend un milieu malsain. La définition varie selon le contexte, selon le milieu considéré et selon ce que l'on peut entendre par malsain [1].) interne (En France, ce nom désigne un médecin, un pharmacien ou un chirurgien-dentiste, à la fois en activité et en formation à l'hôpital ou en cabinet pendant une durée...) 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 (En théorie des ensembles, un ensemble désigne intuitivement une collection d’objets (les éléments de l'ensemble), « une multitude qui peut être comprise...) 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 (Une cage de Faraday est une enceinte utilisée pour protéger des nuisances électriques et subsidiairement électromagnétiques extérieures ou inversement empêcher un appareillage de polluer son environnement....) 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 (Un institut est une organisation permanente créée dans un certain but. C'est habituellement une institution de recherche. Par exemple, le Perimeter Institute for Theoretical Physics est...) de physique nucléaire (La physique nucléaire est la description et l'étude du principal constituant de l'atome : le noyau atomique. On peut distinguer :) de République Tchèque (NPI) et du GANIL a permis de réaliser une première expérience test avec la station d'irradiation (En physique nucléaire, l'irradiation désigne l'action d'exposer (volontairement ou accidentellement) un organisme, une substance, d'un corps à un flux de rayonnements...) et le système pneumatique rapide de transfert d'échantillon (De manière générale, un échantillon est une petite quantité d'une matière, d'information, ou d'une solution. Le mot est utilisé dans différents domaines :). 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 (Le cuivre est un élément chimique de symbole Cu et de numéro atomique 29. Le cuivre pur est plutôt mou, malléable, et présente sur ses surfaces fraîches une teinte rosée...).

Objectif 10% de puissance en 2020

Ce sera tout (Le tout compris comme ensemble de ce qui existe est souvent interprété comme le monde ou l'univers.) 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 (Le mois (Du lat. mensis «mois», et anciennement au plur. «menstrues») est une période de temps arbitraire.) de mise en service et régler les soucis détectés. Le LINAC reprendra ensuite du service en avril et profitera du printemps (Le printemps (du latin primus, premier, et tempus, temps, cette saison marquant autrefois le début de l'année) est l'une des quatre saisons des zones tempérées, précédant l'été et suivant...) 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 (Un chef de projet, en informatique est la personne chargée de contrôler le bon déroulement du développement d'un logiciel informatique. Par extension, le terme 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 (Le mètre (symbole m, du grec metron, mesure) est l'unité de base de longueur du Système international (SI). Il est défini, depuis...). 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 (La physique (du grec φυσις, la nature) est étymologiquement la « science de la nature ». Dans un sens général et ancien, la physique désigne la...) avec NFS.
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