I P H I Injecteur de Protons Haute Intensité

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1 I P H I Injecteur de Protons Haute Intensité
Prototype de la partie basse énergie pour la nouvelle génération d'accélérateurs forte puissance Collaboration CEA/DSM – CNRS/IN2P3 - CERN Meeting IPHI/SPL avril 2003

2 Évolutions du projet (1)
Avril 2002 : décision DSM-IN2P3-CERN de renforcer la collaboration avec le CERN et de redéfinir les performances de IPHI. Octobre 2002 : réunion IPHI/SPL, accord sur un nouveau design et présentation d’un calendrier. Limitation de l’énergie du RFQ à 3 MeV avec 6 tronçons au lieu de 8. Transfert (partiel) de IPHI au CERN à l’issue des essais CW pour XADS à Saclay Test au CERN en sortie de RFQ d’une ligne chopper Installation RFQ et chopper au CERN comme début d’injecteur pour le SPL Meeting IPHI/SPL avril 2003

3 Évolutions du projet (2)
Janvier 2003 : adoption d’un nouveau design de ligne diagnostics Dipôle et Qpôles plus compacts issus de l’OHE Linac Saturne Faisceau CW en ligne droite, Analyse en énergie uniquement à faible cycle utile Abandon du bloc d’arrêt type « Los Alamos » Étude d’un bloc d’arrêt cuivre CuC2 (matériau autorisé pour une énergie limitée à 3 MeV) Meeting IPHI/SPL avril 2003

4 État d’avancement du projet : Source
Démontage, transfert et remontage de SILHI/LBE entre avril et décembre 2002. Redémarrage en janvier 2003 Fonctionnement nominal (U et I) Panne alimentation principale Programme d’essais sur 6 mois : optimisation, mesures (profils, émittance, charge d’espace), run longue durée. Meeting IPHI/SPL avril 2003

5 État d’avancement du projet : LBE
LBE quasi définitive jusqu’à la sortie du 2ième solénoïde, Chambres de test et mesures en aval Campagne de mesures à démarrer dès le retour de l’alimentation HT Détermination de la position d’entrée RFQ, Début de mise en place des protections biologiques Dessin et réalisation de la section finale Meeting IPHI/SPL avril 2003

6 État d’avancement du projet : Maquette DTL
Étude, développement et réalisation d’un modèle chaud équipé de 3 tubes de glissement ( ). Réalisation d’un tank en Cu massif : échec au soudage Réalisation d’un tank inox cuivré interne/externe Fabrication de 2 TG équipés de Qpôles (2 technologies) + 1 TG instrumenté. Intégration et tests bas niveau à Saclay Installation et tests en puissance au CERN : ~ 45 kW CW obtenus fin 2002 uniquement limités par le générateur CERN. (collaboration ISN Grenoble-CERN-CEA, thèse de P-E. Bernaudin. Meeting IPHI/SPL avril 2003

7 État d’avancement du projet : Maquette RFQ
Réalisation d’une maquette aluminium de 6 mètres, Étude et développement d’un banc de mesure par méthode de perturbation. Usinage de lames à profil réel pour les 2 premiers mètres. Développement d’une méthode d’analyse et de réglage automatisée (thèse de F. Simoens). Validation sur 1 et 2 mètres avec couplages et extrémités. Validation d’une méthode d’évaluation des défauts mécaniques sur tronçon réel (avant et après brasage). Meeting IPHI/SPL avril 2003

8 État d’avancement du projet : Environnement RFQ
Lancement en 2001 d’un marché APS + APD 5 MeV APS 5 MeV pratiquement terminé… (formalisation) APD stoppé à la suite de la redéfinition 3 MeV Reprise et adaptation APS pour 3 MeV (Nouvelle commande) APD 3 MeV (sur marché RETEC en cours) Meeting IPHI/SPL avril 2003

9 État d’avancement du projet : RF
Bas niveau RF (P. Ausset IPNO) Puissance RF Klystrons, circulateurs, charges, fenêtres, guides disponibles… Transformateurs en place sur bac de rétention Cuve des redresseurs prête pour raccordement Baies de commande en cours d’adaptation Charge principale à eau salée en cours d’intégration (marché IPNO pour le système échangeur) Meeting IPHI/SPL avril 2003

10 État d’avancement du projet : Alimentations
Alimentation klystrons (voir puissance RF) Alimentations dipôle et Qpôles de la ligne diagnostics : Récupérées de Saturne, En place dans la salle des auxiliaires, Nécessitent révision et adaptation du C/C (SIS) Autres alimentations (déviateurs) à commander par IPNO (pas critique). Meeting IPHI/SPL avril 2003

11 État d’avancement du projet : L. Diagnostics + bloc d’arrêt
Voir présentation P. Ausset Aimants récupérés de Saturne disponibles 1 dipôle (+ 1 rechange) 7 quadripôles (1 triplet et 2 doublets) En cours de test au 124 (SACM/LEDA, IPNO) Mesures magnétiques prévues au GANIL (4/03 – 3/04) Meeting IPHI/SPL avril 2003

12 État d’avancement du projet : Contrôle/Commande
Architecture matérielle et logicielle basée sur EPICS (Experimental Physics and Industrial Control System) Système complètement opérationnel sur SILHI/LBE Commande et contrôle des équipements Acquisition de signaux Procédures de démarrage, automatismes Interfaçage avec automates (vide et sécurités) Meeting IPHI/SPL avril 2003

13 Application C/C IPHI : SILHI + LBE
Meeting IPHI/SPL avril 2003

14 État d’avancement du projet : Infrastructure
Bureaux et labos prêts Halls et protections biologiques disponibles Sous station électrique opérationnelle Hall des auxiliaires prêt Alimentation puissance RF en cours d’adaptation/installation, Bac de rétention prêt Source et LBE opérationnelles Meeting IPHI/SPL avril 2003

15 État d’avancement du projet : Refroidissement
Circuit primaire principal prêt : Aéro-réfrigérant atmosphérique 8 MW, Circuit primaire, Pompes (3), Échangeur principal 11 MW (Saturne révisé en 2001) Puissance électrique Circuits secondaires SILHI (et H-) opérationnels Refroidissement charge 1,3 MW en fabrication AAPC système de refroidissement puissance RF lancé Meeting IPHI/SPL avril 2003

16 État d’avancement du projet : Sûreté/Sécurité
Rédaction du dossier de sûreté terminée, Version couvrant les énergies jusqu’à 11 MeV Préparation pour enquête publique en cours Délais de traitement : 12 à 15 mois. Fonctionnement 3 MeV inférieur aux seuils ICPE Composants TCR disponibles (balises, voies de mesures, câbles…) En cours de câblage par DEN/DPI/GIER Installation et mise en fonctionnement par GIER Meeting IPHI/SPL avril 2003

17 Point sur le prototype RFQ (1)
Usinage : Beaucoup de retard (désorganisation de SICN) Pièces unitaires conformes Tronçon assemblé contrôlé conforme Brasages (SICN chez VTS) Brasages des boîtiers et brides OK ( = 850°C) Échec du brasage final Mauvais contrôle de la température de brasage « Débrasage » brides, fuites… Meeting IPHI/SPL avril 2003

18 Point sur le prototype RFQ (2)
Réparation n°1: Étude, test et mise au point par SICN de méthodes de réparation Application des méthodes et nouveau brasage chez VTS. La plupart des fuites semblent réparées Il subsiste une fuite au niveau d’une bride inox et une fuite au niveau de certains bouchons en bout de lames Réparation n°2: Élimination de la bride inox (usinage), préparation du boîtier et d’une nouvelle bride, préparation et ajustement de nouveaux bouchons à braser. Tronçon au CERN en attente d’un nouveau brasage Meeting IPHI/SPL avril 2003

19 Marché RFQ : Nouveau marché
25 juin 2002 lancement d’un nouvel AAPC type assemblier, Juillet 2002 discussions avec le CERN en vue du brasage, mission au CERN. Août 2002 : 2 réponses à l’AAPC (Mécachrome et Technoplus), comité de pilotage du 5 septembre 2002 : constitution d’un comité de lecture pour étudier le cahier des charges RFQ et proposer d’autres sous-traitants. Extension de l’appel d’offres à d’autres sous-traitants. Décembre 2002 : lancement de l’appel d’offres auprès de 5 entreprises : Méca, Techno, Deshors, TMD, Accel Meeting IPHI/SPL avril 2003

20 Marché RFQ : Nouveau marché (2)
Décembre 2002, février 2003 : rencontres avec plusieurs candidats : Mécachrome, Technoplus, TMD (visite de TMD au CERN). Février 2003 : 4 candidats ont décliné Accel intéressé par une prestation complète (études=>conception=>réalisation) mais pas par l’usinage uniquement. Deshors s’est déclaré incompétent (trop pointu), TMD n’a pu trouver d’usineur (Angleterre, Allemagne, Hollande) Technoplus a considéré qu’il y avait clairement 2 marchés séparés et n’a pas voulu prendre la responsabilité du produit fini compte tenu du brasage au CERN. Meeting IPHI/SPL avril 2003

21 Marché RFQ : Nouveau marché (3)
Offre Mécachrome : « responsabilité » de la prestation complète sous réserve d’une provision par le CEA équivalent au remplacement d’un tronçon… Déclarée non recevable non présentable devant la CM (avis du SC, de l’assistant juridique DSM, de DJC…) Le CERN n’est pas (ne peut pas être) sous-traitant. Le contrat ne peut être un contrat de résultat. Appel d’offres infructueux = nouvel AAPC. Meeting IPHI/SPL avril 2003

22 Marché RFQ : Nouveau marché (4)
AAPC et appel d’offres usineur « pur et dur » (usinage avant et après brasage). Recherche d’un maximum de candidats dès l’AAPC Formalisation avec le CERN des procédés de brasage Modification des plans et du cahier des charges en conséquence (doivent être prêts pour l’appel d’offres) Responsabilité totale de l’équipe mécanique IPHI !! Interface avec usineur et CERN Meeting IPHI/SPL avril 2003

23 Calendrier industrialisation RFQ si dispense CCM
Meeting IPHI/SPL avril 2003

24 Calendrier industrialisation RFQ si passage en CCM
Meeting IPHI/SPL avril 2003

25 Calendrier industrialisation RFQ si CCM + 6ième tronçon
Meeting IPHI/SPL avril 2003

26 perspectives : Environnement RFQ
lancement par le SIS / LCAP d’un marché pour la reprise de l’APS de 5 vers 3 MeV, Réalisation de l’APD 3 MeV chez RETEC (marché en cours), suivi assuré par le SIS. Réalisation des plans de détail Fabrications industrielles sous la responsabilité du SIS/GRI Voir calendrier Meeting IPHI/SPL avril 2003

27 Meeting IPHI/SPL 28-29 avril 2003

28 Perspectives : source / LBE.
Évolutions mineures sur le C/C Poursuite des efforts de fiabilisation Poursuite des campagnes de fonctionnement Optimisation faisceau et adaptation au RFQ, Mise au point de diagnostics pour la LHE, Tests de fiabilité Conception et réalisation de la section finale LBE Raccordement au RFQ et interfaçage avec IPHI Meeting IPHI/SPL avril 2003

29 Perspectives : Maquette RFQ
« Succession » de F. Simoens, Mise au point de la méthode de réglage des plaques… Validation sur la maquette du réglage des plaques, doigts et pistons, Réglage des entrées RF Installation d’une entrée RF sur la maquette (en fabrication) Mise au point expérimentale Tests et validation sur la maquette de la procédure de réglage d’une entrée RF (iris de couplage) Meeting IPHI/SPL avril 2003

30 Meeting IPHI/SPL 28-29 avril 2003
Perspectives : RF Bas niveau RF (P. Ausset IPNO) Puissance RF (SIS, SACM/LESAR + LEDA, IPNO, ST) Adaptation et câblage des éléments de l’alimentation klystrons, intégration Mise en place des protections Mise sous tension hors charge de l’alimentation Installation des klystrons circulateurs, charges Raccordement des circuits de refroidissement Tests des klystrons sur charge 1300 kW Meeting IPHI/SPL avril 2003

31 Perspectives : Alimentations
Alimentation klystrons (voir puissance RF) Alimentations dipôle et Qpôles de la ligne diagnostics : Révision et adaptation (SIS, SACM/LESAR) Raccordements fluides (SIS, SACM/LESAR + LEDA, ST) Interfaçage avec le C/C, (SIS, SACM/LEDA) Alimentations déviateurs : achat de 8 alimentations (IPNO) Interfaçage avec le C/C (SIS, SACM/LEDA, IPNO) Raccordements électriques (SIS, SACM/LEDA, IPNO, ST) Meeting IPHI/SPL avril 2003

32 perspectives : Contrôle/Commande
Extension aux équipements futurs C/C système RF (SIS, LESAR) C/C refroidissement IPHI (SIS, LEDA) C/C alimentations L. diags (SIS) C/C sécurité de fonctionnement IPHI (SIS, LEDA, LESAR, IPNO) C/C vide RFQ et L diags (IPNO) Développements en cours Cadencement IPHI (SIS, LEDA) Interfaçage EPICS/instrumentation via PXI (SIS) Meeting IPHI/SPL avril 2003

33 Perspectives : Infrastructure
Mise en place des protections biologiques Alignement général Gestion des interfaces machine Système de radioprotection (accès tunnel, balises) Environnement RFQ Refroidissement Cablage général … Meeting IPHI/SPL avril 2003

34 Perspectives : Refroidissement
Refroidissement puissance RF Refroidissement L. diags Système de refroidissement RFQ Production d’eau froide, Distribution et régulation de /freq. RFQ. Refroidissement bloc d’arrêt Meeting IPHI/SPL avril 2003

35 Meeting IPHI/SPL 28-29 avril 2003
Redémarrage des essais 100 keV 1ier faisceau 3 MeV Meeting IPHI/SPL avril 2003 Échéance 2006

36 Conclusion ou remarques :
La faisabilité technique du seul composant critique de IPHI (RFQ) a été démontrée (prototype, même avec fuites) La défaillance de SICN a porté un coup dur (délais, coûts…) De nombreux contre-temps retardent la formalisation d’un nouveau marché d’usinage La forme de ce marché impose une beaucoup plus forte implication de l’équipe mécanique IPHI qui doit être renforcée. Le démarrage ne pourra se faire dans le meilleur des cas que fin 2005. Le transfert vers le CERN ne pourra pas intervenir avant au mieux fin 2006 Meeting IPHI/SPL avril 2003