Accélérateur Linéaire auprès du Tandem d’Orsay Journées Accélérateurs de la SFP Roscoff , 10-12 octobre 2005 Accélérateur Linéaire auprès du Tandem d’Orsay S. Essabaa pour la collaboration ALTO • Description sommaire du projet • État d’avancement des travaux • Perspectives et R&D cibles Sources Lancement du projet à travers la R&D spiral2 cherchant à optimisre les paramètres Cibles sources pour la production des faiscedaux radioactifs riches en n. Une premiere partie s’est déroulée autour de laproduction par fission par neutrons rapides expériences Parrne, une seconde partie s’est déroulée au CERN pour ncomparer les deux mécanismes Photofission et neutyrons rapides. Suite au succes de ce travail le CERN nous a offer la possiboilité de récuperer lune section acceleratrice et le LAL s’est associer à ce projet….

Recherche fondamentale et R&D Produire une large variété de noyaux riches en neutrons par photofission d’une cible épaisse de carbure d’uranium Étudier la structure des noyaux exotiques très loin de la vallée de stabilité Disposer d’un banc de tests pour la R&D pour l’optimisation des paramètres cible-source pour SPIRAL2 et Eurisol-DS

Autres applications Biochimie • Biochimie sous rayonnement ionisant • Irradiation des protéines • Étude de l’ADN sous irradiation parallèle (X, e) Applications industrielles • Irradiation des composants électroniques

Production de fragments de fission par photofission Cible d’UCx Electrons Gammas Séparation Isotopique en Ligne

Caractéristiques du faisceau Énergie: 50 MeV Courant moyen: 10 µA Dispersion en énergie [DE/E] < 10 % Fréquence de répétition: 100 Hz Durée de l’impulsion: 10 ns to 2 µs Longueur de l’accélérateur: ~12 m Emittance estimée: 0.6 p mm mrad @ 50 MeV

Productions estimées à partir des mesurées à PARRNe Avec des électrons de 10 µA @ 50 MeV Gain d’un facteur 100 (x10 réaction, x10 intensité) 1011 – 4 x1011 fissions/s Typiquement 3x107 – 108 132Sn après séparation 5 runs/an: 1 semaine de préparation, 3 semaines d’expérience, 1 semaine de décroissance

Synoptique d’ALTO G Canon NEPAL PG QP7 QP8 BPM(1) TI(1) Écran (1) ACS ALT1 ALT2 ECS Canon QP1 QP2 QP5 S6 QP4 QP3 QP7 QP8 BPM(1) TI(1) Écran (1) Fentes H X1,Y1 (profileur) L1 L5 L3 L2 L4 WCM(1) NEPAL S2 S3 S4 S5 BS1 BS2 BS3 QP6 S7 S1 X2,Y2 WCM(2) TI(2) BPM(2) TI(3) Écran (2) BPM(3) Ligne 210

Cible-Source d’ions

Réseau HF Déphaseur Atténuateur Coupleur 24 dB TBL284C0034 Modèle LAL 4022 Coupleur 6 dB

Contrôle & Commande ALTO Le système de contrôle et commande de l’accélérateur ALTO utilise le logiciel de supervision industrielle : “Panorama”. L’acquisition des données, les synoptiques graphiques animés, les fonctions sécuritaires de surveillance et de conduite, le traitements des alarmes, l’archivage… font partie des nombreuses fonctions de ce système d'exploitation Son architecture comprend deux PC serveurs redondants, une électronique d’entrées-sorties et un PC d’interface homme-machine via un réseau éthernet Poster de T. Corbin

Système de sécurité ALTO Gestion par automate des EIS : Eléments Importants pour la Sécurité (rondiers, coups de poing, porte et signalisation) Le système est basé sur quatre principes : le contrôle de l’action entreprise « le tir » le contrôle des lieux « zones » avec et sans faisceau l’autorisation de « tests » l’autorisation d’ « accès contrôlé » Le système actif et alimenté par le 24V auto secouru. Poster H. Bzyl & M. Raynaud

Structure du blindage dans ALTO 10 µSv/h 0,5 µSv/h 12 m Normes de radioprotection Contraintes de l’installation existante Le code de calcul Fluka Modélisation de la géométrie Exposé M. Chiekh

Manutention de la cible-source

L’accélérateur est complètement assemblé L’intégration des systèmes HF et C&C continue à progresser Les premiers tests faisceau e sont envisagés fin 2005 La production des faisceaux radioactifs démarrera en 2006

Lignes secondaires - Plateforme laser Parrne Aire 1 laser

Source d’Ions laser Système laser à colorants Laser pompe: Nd-YAG - Taux de répétition 30Hz Puissance: 150 mJ/pulse @ 355 nm 290 mJ/pulse @ 532nm Longueur de pulse: 8 ns Système laser à colorants Four de Sn Four de Cs + - Tube d’ionisation

Second prototype for Cu ionisation Prototype proche du CERN avec le container de la cible UCx Après Sn, différents schémas testés pour l’ionisation du Cu 249,2 nm 2S1/2 4P3/2 4D5/2 40948 cm-1 63585 cm-1 441,75 nm 62317 cm-1 41114 cm-1 2S1/2 4P3/2 249,2 nm 450 nm 2S1/2 4P3/2 4D5/2 62948 cm-1 40114 cm-1 249,2 nm 437,9 nm Prochaine étape : Installation auprès d’ALTO Avec le laser YAG 20 kHz (100 W, 80 ns) Exposé R. SIFI

Spectroscopie laser auprès d’ALTO Source d’ions séparateur Cellule à échange de charge lentilles PM miroir laser pulsé

Ion Guide Laser Ion Source IGLIS séparateur Ar, 500-1000 mbar Uranium dense 3x 10-20 mg/cm2 laser Le développement du guide d'ions, c'est à dire la méthode ISOL couplée à une cellule de gaz contenant une cible mince, a permis d'éliminer les processus lents de diffusion et d'effusion de la cible. En intégrant le guide d'ions à une source laser, la technique s'est par la suite avérée particulièrement féconde pour l'étude des isotopes radioactifs des éléments réfractaires. Dans cette installation, une solution novatrice consiste en l'emploi de la photofission comme mécanisme de production, essentiel dans le projet ALTO. Le faisceau primaire d'électrons d'Alto est converti en photons par Bremsstrahlung dans un convertisseur, cible épaisse d'un élément comme le tungstène. Les photons de basse énergie sont absorbés dans le convertisseur même ou la paroi de la cellule. Les photons au-delà de 10 MeV pénètrent dans la cellule et induisent des réactions de photofission dans la cible d'uranium. Grâce à la photofission, on réduit l'ionisation du gaz tampon dans la cellule ainsi que l'interférence engendrée avec l'ionisation résonante par laser en aval et on espère ainsi d'arriver à une meilleure efficacité de l'ensemble. Dans une première phase, le projet se propose de construire un prototype qui sera installé auprès du séparateur hors-ligne. Ensuite la cellule à gaz et le piège sextupolaire seront intégrés dans l'ensemble cible source d'ALTO à Orsay. W convertisseur Faisceau d’electrons de 50 MeV Élimination des processus lentes de diffusion- effusion de la cible Réduction de l’ionisation du gaz tampon dans le cellule

Étude de R&D auprès ALTO Relâchement Cible UCx de haute densité (collaboration PLOG) Relâchement utilisant les molécules Étude de la structure de la cible (Eurisol) Sélectivité Sélectivité chimique Sélectivité utilisant les lasers Combinaison des lasers et des traps Sélectivité magnétique

Dimensionné pour la R&D cible Spiral2 Laboratoire Cible-Source d’Ions Dimensionné pour la R&D cible Spiral2

Four de la cible UCx Spiral2 (IPNO-GANIL) Faisceau primaire de forte puissance: 200 kW Nouvelle conception de l’ensembles cible-source d’ions Four Afin de pouvoir couvrir les sujets de recherche de la physique nucléaire, les prochaines installations doivent pouvoir fournir des faisceaux de noyaux d'intérêt à des intensités dépassant d'au moins deux à trois ordres de grandeur celles produites actuellement. Les installations avec post-accélération comme celles étudiées dans les projets SPIRAL-2 et EURISOL, utilisent un faisceau primaire de forte intensité dirigé vers un ensemble cible-source d'ions (ECS) pour générer les faisceaux radioactifs voulus. Les puissances de faisceau primaire considérées, 200 kW pour SPIRAL-2 et 5 MW pour EURISOL, génèreront des radiations telles que les ECS actuels ne peuvent être exploités. De plus, afin de produire le maximum de noyaux d'intérêt avec ces nouveaux faisceaux primaire, la cible doit être soigneusement conçue. Il en résulte que tout l'ECS doit être conçu à nouveau. Les études de l'ECS au travers des projets SPIRAL-2 et EURISOL seront présentées.

 Conception: retour de courant à travers le réflecteur (Y. Huguet)  Tests d’un prototype en inox (1000 °C) Réalisation d’un prototype en Ta Validation des calculs avec le code SISTUS (F. Pellemoine) Calculs avec le code 3D-IDEAS (F. Launay) tests de chauffage de longue durée

R&D Cible faible UCx faible densité Tests de chauffage de longue durée Étude de la structure de la cible en fonction de la température par microscopie e et X Adaptation de la cible à Source MK5 ou IRENA Étude relâchement avec e ou neutrons Étude relâchement en utilisant des molécules

Source d’ions IRENA Assemblage et tests HT et vide Développement d’un prototype de type Febiad basé sur EBGP (Nitschke, LBL 1985). Réduction de la quantité de composants  déchets radioactifs et coûts  . cathode radiale  longue durée de vie (> 1 mois). T source peut atteindre 2500 °C Assemblage et tests HT et vide Premiers faisceaux sur le séparateur d’isotopes hors ligne Amélioration du système de refroidissement et des alimentations de puissance Caractérisation complète de la source Poster C. Lau