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Cryomodules A et B SPIRAL 2 Pierre BOSLAND (CEA/DSM/IRFU) Guillaume OLRY (CNRS/IN2P3/IPN ORSAY) Yolanda GOMEZ-MARTINEZ (CNRS/LPSC Grenoble) R. Ferdinand,

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1 Cryomodules A et B SPIRAL 2 Pierre BOSLAND (CEA/DSM/IRFU) Guillaume OLRY (CNRS/IN2P3/IPN ORSAY) Yolanda GOMEZ-MARTINEZ (CNRS/LPSC Grenoble) R. Ferdinand, P.E. Bernaudin (GANIL) Pour les équipes cryomodules A and B 1 Journées accélérateurs Roscoff 2013

2 Configuration de laccélérateur ParticulesH+ 3 He 2+ D+D+ Ions Q/A12/31/21/31/6 I (mA) max W O max. (MeV/A) CW max. beam power (KW) Longueur totale: 65 m (hors lignes HE) Slow (LEBT) and Fast Chopper (MEBT) RFQ (1/1, 1/2, 1/3) & 3 re-bunchers 12 QWR beta 0.07 (12 cryomodules) 14 (+2) QWR beta 0.12 (7+1 cryomodules) 1.1 kW liquéfacteur hélium (4.5 K) Quadrupoles à temperature ambiante Amplificateurs RF à lEtat Solide (10 & 20 KW) 6.5 MV/m max E acc = V acc /(β opt λ) with V acc = E z (z)e iωz/c dz.

3 L 32 m Beta 0.07 energy section Beta 0.12 energy section Le LINAC Supraconducteur lattice 1190 mm lattice 1940 mm Cryomodule ACryomodule BPower coupler IRFU SaclayIPN OrsayLPSC Grenoble

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5 Le cryomodule A connections cryogéniques Écran magnétique µmétal plaqué sur lenceinte Écran thermique 60K Système daccord Enceinte à vide 610 mm Vannes faisceau (tout méta)l Manteau de superinsolant Specifications: Vides séparés Pertes cryo statiques < 11 W Pertes dynamiques < 10 W par cavity à E acc 6.5 MV/m

6 Design de la cavité A Cavité en niobium massif Fond démontable (en cuivre) Joint indium P cav < MV/m P Cu ~ MV/m Système daccord en fréquence Tank hélium en acier inoxydable

7 Design de la cavité A Bloc cuivre thermosiphon à 4K Tresses et leur support fixés sur le haut de la manchette du coupleur Tresses de thermalisation de la manchette reliées à lécran cuivre à 60K Fond de la cavité supraconductrice 300K 4K Coupleur de puissance Refroidissement du fond de la cavité par un bloc de cuivre équipé dun système de thermosiphon et tresses

8 Conditionnement RF du coupleur Conditionnement RF du coupleur nécessaire Etape 1: conditionnement à 300K jusquà 10kW, cw ( 1h) Etape 2: conditionnement à 4.5k, cavité désaccordée Etape 3: cavité accordée – montée en champ – Jusquà 4 MV/m en mode continu, en général limité par des quench dus à lémission électronique – Poursuite du conditionnement en mode pulsé à 50Hz – Cycle utile limité pour conserver une consommation cryogénique mesurée ( 15 to 30%) – Augmentation progressive de Pi jusquà P max (8-10kW), et E acc de 8 to 10MV/m Pi : 3kW Pt : 8MV/m RX Decreasing 2ms /6db

9 Status des CMA UnitSpecsCMA4CMA6CMA7CMA2CMA3CMA5CMA9 Max. acc. GradientMV/m>6.58,88,399,17,959,18,44 Total 6.5MV/m W<20.520,811,411,815,5617,911,312,6 Static Pressure sensitivityHz/mbar<5-1,58-1,32-1,45-1,31-1,08-1,22-1,24 Beam vacuum leaksmbar.l/s<5e-109,5E-10< 1e-10 Cavity alignmentmm 1,3 0,520,40,481,460,4 12 cavités qualifiées ZANON & SDMS 8 cryomodules assemblés 7 testés

10 IS0 5 51,85 m 2 IS0 7 26,1 m 2 High Pressure Rinsing HPR Arrêt de la production des CMA en 2013 Construction dune nouvelle salle blanche à Saclay Occupation de la salle blanche pour la production des cryomodules XFEL Reprise des activités pour finir les 4 derniers CMA: janvier 2014

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12 12 Cryomodule B Circuits cryogeniques Cryostat helium buffer Axe faisceau Coupleurs de puissance Vanne faisceau CTS et plongeur Écran thermique Blindage magnétique Specifications: Separate vacuum Alignment from outside Static losses < 11 W Dynamic losses < 10 W per cavity for E acc 6.5 MV/m

13 13 Cavité haut béta Fond soudé Tank LHe en titane Système daccord basé sur un plongeur Système daccord Cavity frequency Motor drive Change of direction Problème dhystérésis negatif dû à la mécanique. Ce problème est résolu.

14 CMB

15 Etuvage des cavités 15 2 jours à 110°C

16 16 CMB status Cavités : – Les 16 cavités ont toutes été qualifiées sans et avec plongeur Cryostats : – Trois cryomodules qualifiés aux spécifications RF, vide et pertes cryogeniques. Mais 1 cryomodule nécessite un réalignement. – 1 cryomodule a été livré au GANIL – Le deuxième cryomodule sera livré en octobre – Lensemble des cryomodules B sera livré au GANIL avant septembre 2014

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18 Coupleurs de puissance RF Qualifiés jusquà 40kW CW en traveling wave 20 ont été conditionnés jusquà 20kW CW en standing wave (circuit ouverts) Durée de conditionnement: < 1 heure Planning: fin des conditionnement de tous les coupleurs avant Noël

19 19

20 Les coupleurs Antenne creuse Fenêtre céramique (sans TiN) Identiques pour les cavités bas et haut béta Les Qext (CMA) et (CMB), sont obtenus enajustant la pénétration de lantenne Pickup électrons Port de pompage Circuit de refroidissement de la céramique (air)

21 Champ électrique en bout dantenne du coupleur E atteint12 MV/m (CMA) à lextrémité de lantenn au champ nominal (accelerating gap area around 37 MV/m) Pertes statiques + dynamiques 1.0 à 1.5 W (calculé et mesuré) Pas de multipactor au delà de 150 W de puissance incidente

22 HPR rinsing and beam vacuum sealing in ISO 4 clean rooms Assemblage et préparation des Cryomodules Comptage systématique des poussières des pièces montées sur les cavités (Coupleur preparé dans la salle blanche du LPSC Cryomodules A: pas de HPR après le tests en CV et lassemblage du CM (remise à PA lente avec N2 filtré)

23 Test de transport 1 CMA: Transport Saclay – Caen déchargement à Caen Transport Caen – Saclay Tests de qualification complets à Saclay Résultat: le transport na réduit les performances du cryomodule et de la cavité. Transport du 1 er CMB livré au GANIL

24 7 CMA et 2 CMB prêts pour leur installation sur laccélérateur 1 cryomodule B déjà livré au GANIL Livraison des derniers cryomodules prévue en septembre 2014 Début dinstallation sur le LINAC: janvier 2014 LINAC supraconducteur à 4 k avant la fin de lannée prochaine Conclusions

25 Merci pour votre attention


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