Le projet SPIRAL2

Journées Accélérateurs Roscoff 2009 Eric Petit

Le projet SPIRAL2

Roscoff 2009


SPIRAL2 est un projet de conception et de constructi on d’une nouvelle installation pour étendre de façon majeure les capacités de production de noyaux exotiques de l’ens emble existant GANIL-SPIRAL.

Cette installation SPIRAL2 est basée sur un accélérat eur (driver) multi-faisceaux afin de produire des faisceau x radioactifs par les méthodes « ISOL » et « in-flight » à bass e énergie.

La méthode de production de référence repose sur la fis sion d’une cible de carbure d’uranium 238 induite par neutron s (taux de fission de 10 14 fissions/s), eux-mêmes produits par bombardement d’un convertisseur en carbone par un faisce au de deutons. D’autres modes de production - toujours moi ns pénalisants en terme de sûreté - sont également prévus.

Qu’est-ce que SPIRAL2 ?

Nous sommes au milieu du gué.


4848484844444444200200200200165165165165CW max. beam CW max. beam CW max. beam CW max. beam power (KW)power (KW)power (KW)power (KW)

8.58.58.58.514.514.514.514.52020202033333333WWWWOOOO max. (max. (max. (max. (MevMevMevMev/A)/A)/A)/A)

2222222222222222WWWWOOOO min. (min. (min. (min. (MevMevMevMev/A)/A)/A)/A)

1111111155555555I (I (I (I (mAmAmAmA) max. ) max. ) max. ) max.

1/61/61/61/61/31/31/31/31/21/21/21/21111Q/AQ/AQ/AQ/A

ionsionsionsionsionsionsionsionsD+D+D+D+p+p+p+p+FaisceauFaisceauFaisceauFaisceau Longueur totale: 65 m (sans les lignes haute énergie )

12 QWR beta 0.07 (12 cryomodules)14 QWR beta 0.12 (7 cryomodules)Liquéfacteur Hélium 1 KW (4.2 K)Q-poles chauds30 amplificateurs RF état solide (10 & 20 KW)

D+ : sourc ECRIons lourds: source ECRHacheur lent et rapideRFQ (1/1, 1/2, 1/3) & 3 regroupeurs

Configuration de base de l’accélérateur


Cibles• Cibles haute densité UCx

(13 g/cm2)

– Fission induite par les neutrons

• Cibles minces – Réactions de fusion

evaporation• “Autres” cibles

– Fragmentation cible

Faisceaux primaires�d�p�H.I�n

Sources d’ions• ECR � GANIL• Febiad � IPN Orsay• Source à ionisation de

surface � GANIL• Source laser � GANIL

Configurations du système de production


200KW deutons

1014 fissions/s


Installation GANIL existant

Salle d’expérience

DESIR RIB PRODUCTION

Accelerateur

Salles S3NFS (+ SRI)

La construction de Spiral 2 se fait en 2 phases

Synoptique de l’installation SPIRAL2


Phase 1Accélérateur & S3, NFS

Phase 2Bâtiment Production &

DESIR

Construction de SPIRAL2 en 2 Phases


2nde option : Une procédure pour chaque phase (donc, en particulier, 2 enquêtes publiques)

Option 1 - Choix définitif fait en Juin 2008

1ère option : Un rapport DAM unique avec un seul décret avec des phases soumises à autorisation de l’ASN

Le rapport DAM inclut (article 8 du décret de Nove mbre 2007)- Rapport préliminaire de sûreté avec deux niveaux de détails

pour phase 1 et phase 2- Domaine de fonctionnement de l’installation- Impact sur l’environnement : rejets en fonctionne ment

normal et en situation accidentelle

Aspects sûreté


Aspects sûreté

En cours : Recevabilité technique de demande rejetsOctobre 2009 : Modifications (annoncées) RPRe S

Dossier DAM

Fin Avril 2009 : dépôt dossier Juillet 2009: administrativement recevable


Situation de la phase 1

du projet SPIRAL2


Infrastructures Phase 1Accélérateur et hall expériences (AEL)

Phase avant projet (AVP = APS & APD)

Premier dossier reçu non validé car :* Hors enveloppe budgétaire* Aspects sûreté à reprendre (séisme)

Fin Juillet 2009: Phase avant projet terminée

Permis de construire déposé


Remblais avec du calcaire concassé récupéré lors de l’excavation

Vues en coupe

Bâtiments de la phase 1


133 m

Niveau enterré à -9,5 m

Zone Injecteur(Q/A 1/3)

Salle libre pour Q/A 1/6LINAC supra

Salle Neutron for Science (NFS)& Recherche Interdisciplaire (SRI)

Faisceau vers la cible de production

Salle S3

Espace réservé pour+ salle / + LINAC

Bâtiments de la phase 1


Construction et tests

Jusqu’à fin 2010Grenoble

Jusqu’à fin 2010Saclay


La nouvelle source ECRA-PHOENIX

• objectif à 18 GHz: Ar8+: 1 mA

• source d’ions q/A=1/3 ion et la ligne basse énergieinstallées à Grenoble • Tests en 2009 (with Phoenix V2 source) et 2010

• Tests avec la source A-Phoenix à 18 et 28 GHz

• Installation dans le tunnel de Spiral 2 mi 2011

Construction de l’injecteur partie ions 1/3Grenoble, Saclay, GANIL, Lyon, Strasbourg

Un premier faisceau a été extrait et analysé en mai 2009


Alimentation HT

Alimentation HTEI

Chambre source

Tube Accélérateur

Faisceau extrait

c

Transformateurd’intensité

TI

Magnétron2,45GHz

Guide d’ondeInjection de HF

?t

t

20k?

Sonde haute

tension

• Source d’ions q/A=1, 1/2 et la ligne basse énergie installées à Saclay • Tests: de fin 2009 à fin 2010

• Installation dans le tunnel Spiral 2 : mi 2011

Objectifs : p+ and d+ 5 mA

Construction de l’injecteur partie DeutonsSaclay, GANIL, Strasbourg


Etudes et suivi industriel par l’IRFU• réception du premier tronçon fin 2009

• assemblage final and tests au GANIL (2011)

RFQ (q/A: 1, 1/2, 1/3)88 MHz , longueur: 5 mPrototype: testé à pleine puissance RF (2005-2006)Signature du contrat: Juin 2008


Diagnostic position

faisceau

Diagnostic position

faisceau

Construction du LINACOrsay,Grenoble, Saclay, GANIL

IRFU

GANIL

IPNO

LPSC

IPNO


Planning généralT1 T2 T3 T4 T1 T2 T3 T4 T1 T2 T3 T4 T1 T2 T3 T4 T1 T2 T3 T4 T1 T2 T3 T4 T1 T2 T3 T4 T1 T2 T3 T4

ProjetRéunion de concertation avec l'ASN 16 Mai 2007 11 Juillet 2007

Validation de la procédure réglementaire 25 Janvier 2008

Commissions de sûreté internes CEA/CNRS 11 Février et 13 Mars 2009Transmission DAM 30 Avril 2009

Enquête Publique et Instruction IRSN Dépôt RPReS Phase 2Instruction IRSN et Groupe PermanentDécret

Bâtiment accélérateur et salle expériences associéeÉlaboration du programmeConcours M Oe bâtiments - réunions jury Février 2008 Juin 2008Études conception des bâtiments (APS +)Dépôt Permis de construire Juillet 2009Études conception des bâtiments (APD)Obtention Permis de construireRéalisation des bâtimentsRéception du bâtiment sous sol Mai 2011Réception Halls surface Juillet 2011Installation équipementsPremiers faisceaux Fév. 2012

Exploitation

2010 2011 2012 20132006 2007 2008 2009

C

Phase 1


Situation de la phase 2

du projet SPIRAL2


Infrastructures Phase 2

Bâtiments Production et DESIR

AAPC lancé en novembre 2008

Première réunion du Jury: 4 entreprises retenues

Deuxième réunion du Jury : phase d’optimisation avec les quatre entreprises


Faisceaux radioactifs

APD process FR terminé fin 2007(TAC février 2008)Stratégie de construction en 2 phases

« Cellule de synthèse bâtiment de production »Réunion hebdomadaire avec objectifs :

- Assurer la cohérence de l’ensemble

- Valider les réponses aux rédacteurs du programme.

- Définir les interfaces entre infrastructure et process

- Valider l’ensemble des documents pour contrat de MOE

- Proposer, pour la phase MOE, une organisation efficace

périmètre de la section « faisceaux radioactifs » élargie

Groupe de travail« casemate rouge unique »


Casemate jaune

Casemate rouge

Procédé avec 2 casemates(référence APD fin 2007) Procédé casemate unique

Casemate rouge unique

Groupe de travail« casemate rouge unique »

Ce groupe de travail a démontré que la solution d’un e casemate unique, qui permet de maintenir le coût objectif, ne dégrade pas les f onctions expérimentales.

Un effort de fiabilisation et de nucléarisation des équipements doit être réalisé afin de garantir un taux de disponibilité optimal.


Vue d’ensemble des lignes

Lignes au niveau – 8 m

Lignes au niveau – 1,75 m

Le module de production

Système faisceaux radioactifs


LHE

LBE

GANIL

Salle de production

70 m

50 m

15 m

Bâtiment de production (phase 2)

Système faisceaux radioactifs


Etudes et tests côté faisceaux radioactifs

� Tests réalisés d’un prototype ECS avec une source ECR et une cible C à la place d’une cible UCx

� Tests du four haute température ( OK à 1700°C , test à venir à2000°C début 2010)

� Convertisseur Carbone version 50KW et la fenêtre de retard: desétudes sont en cours et des tests ont commencé sur la fenêtre de retard

� Un banc de test a été mis en oeuvre au CENBG pour réaliser des essais de production par la méthode de fusion évaporation avec une cible métallique mince

� un cryotrap prototype a été assemblé et une première descente en froid a été réalisée

Les études de détail et la construction commencent


Planning généralT1 T2 T3 T4 T1 T2 T3 T4 T1 T2 T3 T4 T1 T2 T3 T4 T1 T2 T3 T4 T1 T2 T3 T4 T1 T2 T3 T4 T1 T2 T3 T4

ProjetRéunion de concertation avec l'ASN 16 Mai 2007 11 Juillet 2007

Validation de la procédure réglementaire 25 Janvier 2008

Commissions de sûreté internes CEA/CNRS 11 Février et 13 Mars 2009Transmission DAM 30 Avril 2009

Enquête Publique et Instruction IRSN Dépôt RPReS Phase 2Instruction IRSN et Groupe PermanentDécret

Bâtiment production et salle expériences associéeÉlaboration du programmeConcours M Oe bâtiments - réunions jury Mars 2009 Novembre 2009Études conception des bâtiments (APS +)Dépôt Permis de construire Déc. 2010Études conception des bâtiments (APD)Obtention Permis de construire Juin 2011Signature des marchés de travaux Juillet 2011Réalisation des bâtimentsRéception du bâtiment Novembre 2012Installation équipementsTests

2010 2011 2012 20132006 2007 2008 2009

C

Phase 2


Jalons 2010

Janvier – IPNO : Tests du four cible UCx à 2000°C

Mars – LPC Caen : Dossier définition stations d’identification Ph2

Avril – GANIL: Disponibilité fours essais ions métalliques au LPSC

Avril– SPIRAL2 : Fourniture de la maquette 3D de la Ph1

Mai – SPIRAL2 : Obtention permis de construire Ph1

Mai – LPSC: LBE : fin tests PhoenixV2 & Installation A-Phoenix

Juin – IRFU: Premiers tests faisceaux injecteur Deutons

Juin – GANIL: Livraison de tous les circulateurs RF

Juillet – SPIRAL2: Définition stratégie entreposage matériel avant installation


Août – IPNO : Fin de livraison des 6 cryostats de type B

Septembre – IRFU : Fin réalisation des 10 cavités type A

Septembre – SPIRAL2 : Revue fin d’APS pour infrastructures Ph 2

Octobre – IPHC : Revue de définition Ligne 1+ Transport

Octobre – LPSC : Réception du dernier coupleur RF

Novembre – SPIRAL2 : Remise documents du RPre S (Phase 2) àCommission de sûreté GANIL

Novembre – LPSC : Revues de définition du Booster de charge

Décembre – SPIRAL2 : Premier dessin complet module de production

Décembre – IPHC : Revue de définition Ligne 1+ Production

Jalons 2010


Autres présentations concernant SPIRAL2 :

� « Cellules chaudes pour ions radioactifs » par M. Quicl et,

� « Cryomodules de type A et Bde SPIRAL2 » par P. Boslan d et G. Olry ,

� « Positionnement et alignement de l’accélérateur SPI RAL2 » par R Beunard,

� « Etude comparative entre les valeurs d'activation o btenues par calculs avec les données expérimentales » par S. Gaudu.

Mais aussi des posters:

� « Conception et rélisation du prototype CRYOTRAP » par P. Dolegieviez

� « Aspects sureté-radioprotection du SPIRAL2 (activat ion) » par S. Gaudu

� «Premières implémentations du contrôle commande de SPIRAL2 sous Epics » par C. Haquin

� « Mesures d'énergie par temps de vol sur l'accélérat eur SPIRAL2 » par C. Jamet

� Comportement thermique d'un four haute température pour une cible -source de SPIRAL2 » par F. Launay

� « Cryomodules et cavités de série pour SPIRAL2 : fab rication et résultats » par G. Olry

Merci pour votre attention

Documents

Le projet SPIRAL2