SPIRAL 2 un acclrateur froid pour des faisceaux

SPIRAL 2 un accélérateur froid pour des faisceaux exotiques C van Hille(Irfu) 1

plan • Un outil pour la Physique nucléaire • Le procédé: accélérateur linéaire et bâtiment de production des faisceaux radioactifs • Un projet multi-labo: et l’IRFU dans tout ça? • Focus sur le cryomodule (Pierre Bosland) C van Hille 2

The SPIRAL 2 facility Primary beam: deuterons heavy ions Fusion Superheavies of stable nuclei Super-heavies N=Z: ISOL & In-Flight Z Transfermiums Neutron rich exotic nuclei Fusion reactions >1011 132 Sn/s with exotic beams produced Fission products (with converter) Direct fission products (no converter) High-intensity light RIBs C van Hille N 3

The European landscape in 2020 GANIL/ SPIRAL Today FAIR SPIRAL 2 2012 C van Hille EURISOL ~2020 4

Cœur du procédé booster de charge Faisceau HI deutons sur Convertisseur C Neutrons induits fragments de fission produits par fission d'une cible fissile UCx - basse ou haute densité (Gatchina) Différentes sources d'ions couplées (selon l'efficacité d'ionisation) Sélection du faisceau d’intérêt dans le séparateur de masse Isotopes portés à un état de charge plus élévé pour postacceleration C van Hille 5

La machine Spiral 2 Production et Accélération de faisceaux radioactifs Salles d’expériences faisceau stable C van Hille Accélérateur primaire 6

Injecteur RFQ (q/A: 1, 1/2, 1/3) Source Ions Lourds A-Phoenix LPSC Grenoble C van Hille 7

Le Linac B A - 88. 05 MHz - Des cryostats courts (1 or 2 cavités) 12 cryostats A, 7 cryostats B - Des sections chaudes entre les cryostats Pour focaliser le faisceau et le « mesurer » qp A C van Hille B 8

Quelques notions de sûreté • En général dans les accélérateurs, il y a présence de rayonnement essentiellement quand le faisceau est en marche (n pour le LINAC). • Ce rayonnement est issu des interactions faisceau/matière (pertes faisceau, éléments interceptifs), c’est un phénomène dynamique lié à l’énergie du faisceau • La machine est donc isolée dans un tunnel inaccessible au personnel quand il y a du faisceau • Ce rayonnement provoque éventuellement une activation des matériaux de la machine/des murs, donc la présence d’une radioactivité résiduelle après l’arrêt faisceau…qui décroit avec le temps. • Donc l’intervention humaine pour la maintenance est possible moyennant un temps d’attente initial et/ou une limitation du temps d’intervention dans le tunnel C van Hille 9

Sûreté encore… • La problématique évolue dans le bâtiment de production et d’accélération des faisceaux exotiques 1. D’une part le flux neutron généré par le convertisseur est très intense et génère une activation avec un débit de dose résiduel élevé et des temps de décroissance long 2. D’autre part le cœur du process implique la création d’un pannel de produits de fission dont seul l’ion d’intérêt sera extrait et conduit jusqu’aux expériences. =>la zone autour de l’ensemble cible source sera inaccessible à l’homme en permanence => la problématique concerne à la fois l’activation et la contamination…la gestion des produits de fission sous forme gazeuse est en particulier à prendre en compte C van Hille 10

…et influence sur la conception • Process: elle doit prendre en compte cette contrainte d’inaccessibilité 1. La durée de vie des équipement doit être suffisante 2. Tous les scénarios de défaillance doivent être pris en compte 3. La maintenance à distance doit être intégrée • bâtiment : 1. Le conditionnement des déchets radioactifs doit être intégré au bâtiment 2. Aucun accident, d’origine interne ou externe ne doit avoir de conséquences inacceptables sur les populations § § § C van Hille incendie Séisme Explosion d’un camion de GPL 11

Cœur du process en zone rouge Radioactivity Safety Control System: To be defined Cryotrap: Prototype under development Red Zone Transport Line: Nuclearisation feasibility studies going on High energy Primary beam Solénoïd 1+: To be studied with radioresistant material C van Hille Ion sources (ECR, IS, Laser, FEBIAD) To be tested with a high outgasing C target in 2007 Red Cave Production Module UCx target oven (Ta): Tested at 1700°C UCx target: high density tested Production lab: Cadarache Carbon Converter: 50 k. W prototype tested 200 k. W to be defined 12

Module de production C van Hille 13

Process dans le bâtiment de production Bâtiment de production C van Hille(Irfu) 14

…le convertisseur prototype en carbone testé à BNPI-Novosibirsk (72 heures 8 heures/jour pendant 1 mois avec un faisceau de 50 k. W d’equestions: fiabilité des roulements utilisation de Pb liquide pour la lubrification accumulation d’hydrogène mesures de température First prototype: cooling circuit damaged by the primary beam (e- 1, 4 Me. V 50 k. W) The whole container was filled with water Second prototype tested: no damages Major issue: primary beam position on the converter Bearings: long term tests (3 months) to be done at LNL C van Hille 15

…la cible Four cible Ucx: Cible d’UCx Conception GANIL/IPNO Fabrication GANIL Contrat avec la DEN en cours d’établissement (réunion le 22/09) V 4: Testé à 1600°C pour le 1 ers tests au Ganil V 5: 2000°C + écrans C Tests en Janvier 2009 Tests de chauffage à l’IPNO C van Hille 16

Et l’IRFU dans tout ça? • Coordination injecteur avec les tests d’une partie de l’injecteur à Saclay fin 2009 • Cryomodules A • LLRF • Expertise dynamique faisceau • Participation aux Calculs sûreté/radioprotection C van Hille 17