Coupleurs de puissance: activités, moyens, perspectives au LPSC-Grenoble Maud Baylac, LPSC Journées Coupleurs IN2P février 2008, Orsay

2 Plan de l’exposé Introduction Le programme SPIRAL2 Moyens techniques Salle propre Bancs de tests Equipements RF Moyens de calculs Moyens humains Ressources budgétaires Collaboration Perspectives

3 Historique Institut des Sciences Nucléaires de Grenoble: Système Accélérateur Rhône-Alpes (SARA) : deux cyclotrons pour l’accélération d’ions lourds Fin d’exploitation de SARA en 1998 Réorientation des personnels & activités ISN rebaptisé Laboratoire de Physique Subatomique et de Cosmologie Début de l’activité RF au LPSC en 2000 Tests prototype DTL IPHI au CERN Lancement de l’activité coupleurs de puissance pour SPIRAL2 (2003) Mouvements de personnels dans l’équipe Embauche de Y. Gómez Martínez (2003) Départ de M. Fruneau (2005)

4 Le programme SPIRAL2 SPIRAL 2 en construction au GANIL, accélérateur pour différents types de faisceaux utilisant un LINAC supraconducteur basé sur des cavités accélératrices quart- d’onde (  = 0.07 et  = 0.12) Les coupleurs pour SPIRAL2 le coupleur doit transférer une puissance nominale de 10 kW CW des amplificateurs RF 88 MHz aux cavités de type A et B, assurer l’étanchéité au vide et la liaison thermique Contrat de collaboration du LPSC avec SPIRAL2 (2007) production des ensembles coupleurs équipés pour toutes les cavités du LINAC supraconducteur Objectifs: Conception (RF et mécanique) Suivi de fabrication Conditionnement des 30 coupleurs de puissance (88 MHz, 10 kW CW) équipés

5 L’ensemble coupleur Voir présentations par F. Vezzu & Y. Gómez Martínez Conception RF et mécanique du coupleur effectuée au LPSC Couplage électrique par une antenne verticale Fenêtre en céramique en forme de disque Ensemble coupleur : compensation barométrique et sortie RF Ensemble coupleurCoupleur Spiral2 Compensation barométrique & sortie RF

6 Salle propre Mise en place depuis 2006, améliorations en cours Caractéristiques Surface ~ 30 m 2 Objectif : qualité 1000 (ISO 6) Flux laminaires 2 unités en place 3 unités supplémentaires : installation début 2008 Structurée pour les différents postes de travail: Nettoyage (bac ultra-son, rinçage eau ultra-pure) Soufflage et séchage sous flux laminaire Etuvage Montage Banc de conditionnement

7 Salle propre Rinçage eau ultra- pure Banc de conditionnement Etuvage Soufflage & séchage Bac ultra-son Sas d’entrée Montage & tests Voir présentation par R. Micoud

8 Salle propre en images Eau ultra pure Flux laminaire (IPNO) Salle propre

9 Banc de test Développé pour les coupleurs prototypes Montage de 2 coupleurs tête-bêche Permet le test en ondes progressives jusqu’à 40 kW Situé dans le local RF, hors de la salle propre

10 Amplificateur (DB Elettronica), équipement SPIRAL2 Triode de puissance Caractéristiques techniques Fréquence: 88 MHz ± 500 kHz Puissance de sortie maximale: 40 kW CW Puissance réfléchie: 10 kW CW Sortie 3'' 1/8 EIA Refroidissement à l'eau Circulateur (AFT), équipement SPIRAL2 Caractéristiques techniques Fréquence : 88 MHz ± 0.2 MHz Puissance incidente: 20 kW CW Puissance réfléchie: 20 kW CW Sorties 3'' 1/8 EIA Refroidissement à l'eau Equipements de puissance

11 Moyens de calculs Coupleur de SPIRAL2 (fenetre ceramique) Code de calculs 3d champ électromagnétique (full-wave) Code HFSS TM par ANSOFT Acheté en 2002 Version 10.1 Modules OPTIMETRICS, transfert IGES/STEP Exploitation sur un PC unique Mutualisation pour plusieurs services du LPSC Utilisation pr conception des coupleurs SPIRAL2

12 Moyens humains Service des accélérateurs : Conception RF, montage et conditionnement coupleurs T. Cabanel, Y. Gómez Martínez (responsable), R. Micoud Service Etudes et Réalisations Mécaniques (SERM) Conception mécanique des coupleurs et bancs de tests JM. Carretta, D. Marchand, F. Vezzu Service électronique Conception & réalisation du hardware des sécurites rapides D. Tourrès Service informatique Conception & réalisation du software de conditionnement F. Pancher

13 Ressources budgétaires Financement Projet SPIRAL 2 IN2P3 AnnéeSpiral2IN2P k€50 k€ k€0 k€ k€42 k€ k€40 k€ 2008 Demandés 420 k€25 k€ Budget coupleurs

14 Collaboration RFQ de SPIRAL2 Campagne de tests à haute puissance au LPSC en 2006 avec l’amplificateur 40 kW

15 Perspectives : coupleurs SPIRAL 2 (1) Programme SPIRAL2 : Charge de travail importante principalement pour le service des accélérateurs jusqu’en Court et moyen termes : Lancement de l’appel d’offre pour l’achat de la série des 30 coupleurs : mi-février Conditionnement de 2 coupleurs supplémentaires : juin Préparation du travail en série : septembre

16 Perspectives : coupleurs SPIRAL 2 (2) Long terme: conditionnement de la série des coupleurs Réception des coupleurs de série à partir de l’automne 08 Préparation & conditionnement des coupleurs avec une cadence estimée ~ 1 coupleur/3 semaines avec parallélisation des tâches Réception, déballage Contrôles dimensionnels Tests RF Bas niveau Nettoyage, séchage (1 j) Etuvage & refroidissement (3 j) Montage Pompage, test vide et étuvage in situ Conditionnement RF (7 j) Démontage, emballage coupleur Montage, emballage compensation barométrique Envoi de l’ensemble coupleur équipé Main d’oeuvre technique : 2 T, dont 1 seulement identifié Conditionnement de la série prévu jusqu’à décembre 2010 Puis installation sur l’accélérateur jusqu’à fin 2011

17 Perspectives : autres Perspectives dans le domaine de la RF au sens large Dans le cadre de FP 7 EUCARD ( ) Participation au WP RFTech (ACCNET) Thèmes de travail probablement dans le développement des klystrons, le multipactor -> à préciser Participation possible pour une contribution au LHC Le ou les thèmes de travail ne sont pas encore définis