1 C van Hille(Irfu) SPIRAL2 un accélérateur froid pour des faisceaux exotiques

2 C van Hille 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)

3 C van Hille Fission products (with converter) N=Z: ISOL & In-Flight Transfermiums Direct fission products (no converter) Fusion reactions with exotic beams produced Z N Primary beam: deuterons heavy ions Superheavies High-intensity light RIBs The SPIRAL2 facility Neutron rich exotic nuclei > Sn/s Fusion of stable nuclei Super-heavies

4 C van Hille GANIL/ SPIRAL Today 2012 ~2020 The European landscape in 2020 SPIRAL2 FAIR EURISOL

5 C van Hille Cœur du procédé ÙFaisceau HI deutons sur Convertisseur C  Neutrons induits Ùfragments 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) Ù Sélection du faisceau d’intérêt dans le séparateur de masse  Isotopes portés à un état de charge plus élévé pour post- acceleration booster de charge

6 C van Hille La machine Spiral2 Accélérateur primaire Production et Accélération de faisceaux radioactifs Salles d’expériences faisceau stable

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

8 C van Hille 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 » A B qp AB Le Linac

9 C van Hille 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

10 C van Hille 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

11 C van Hille …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  incendie  Séisme  Explosion d’un camion de GPL

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

13 C van Hille Module de production

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

15 C van Hille questions: 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 MeV 50 kW) The whole container was filled with water Second prototype tested: no damages prototype en carbone testé à BNPI-Novosibirsk (72 heures 8heures/jour pendant 1 mois avec un faisceau de 50 kW d’e - Major issue: primary beam position on the converter Bearings: long term tests (3 months) to be done at LNL …le convertisseur

16 C van Hille Cible d’UCx Four cible Ucx: Conception GANIL/IPNO Fabrication GANIL Tests de chauffage à l’IPNO V4: Testé à 1600°C pour les 1ers tests au Ganil V5: 2000°C + écrans C Tests en Janvier 2009 Contrat avec la DEN en cours d’établissement (réunion le 22/09) …la cible

17 C van Hille 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