Nouvelles du LS2 : la métamorphose du Booster

Jan 29, 2019

Le marathon du LS2 a commencé. Dans tous les accélérateurs, les équipes sont à pied d’œuvre pour réaliser la maintenance, les rénovations et le remplacement de nombreux équipements par de nouveaux systèmes, souvent innovants. Ces importantes améliorations sont réalisées pour la plupart dans le cadre du projet d’amélioration des injecteurs du LHC (LIU – LHC Injectors Upgrade), préparé depuis plusieurs années pour augmenter les performances de la chaîne d’accélérateurs. La planification de l’ensemble des travaux d’installation est coordonnée par le groupe ACE du département Ingénierie, avec un coordinateur pour chaque accélérateur organisant le planning général et travaillant avec les coordinateurs de chaque lot d’activité.

Le Booster du PS va subir une métamorphose complète. Avec la mise en service du nouvel accélérateur linéaire Linac 4 à la fin du LS2, le Booster du PS recevra des protons à une énergie de 160 MeV, contre 50 MeV avec l’ancien Linac 2. Le système d’injection vers le Booster doit par conséquent être complètement changé, d’autant que le Linac 4 accélérera des ions H (formés d’un atome d’hydrogène avec un électron supplémentaire). Ces ions seront « épluchés » de leurs électrons à travers un ingénieux système d’injection, avant d’être accélérés dans le Booster jusqu’à 2 GeV, contre 1,4 auparavant. Outre le système d’injection, les systèmes d’accélération radiofréquence et d’alimentation seront remplacés, les aimants seront améliorés et la ligne de transfert vers le PS sera rénovée.

David Hay est le coordinateur des activités d’installation dans le Booster du PS pendant le LS2. « Les travaux de rénovation ont en réalité commencé dès 2016 », explique-t-il, « avec des travaux de génie civil, des campagnes de décâblage et de câblage ou encore l’installation de nouveaux équipements d’instrumentation. » Parallèlement, dans le cadre du projet LIU, tous les nouveaux équipements ont été développés et fabriqués pour l’exploitation de faisceaux à haute brillance (autrement dit haute intensité). Un nouveau bâtiment (245) a été édifié pour accueillir le nouveau système d’alimentation du Booster, adapté à l’énergie accrue de l’accélérateur. Les convertisseurs de puissance alimenteront les aimants avec des intensités électriques de 5 500 ampères, contre 4 000 ampères auparavant. Nommé POPS-B, le nouveau système d’alimentation a été testé fin 2018 avec succès, fournissant la puissance requise. C’est une étape majeure de l’amélioration des performances du Booster.

La campagne de décâblage a aussi commencé. De plus, un travail délicat a débuté cette semaine avec le démontage des équipements de la zone d’injection du Booster. « Sur les 215 mètres de lignes de faisceaux du complexe du PS Booster, 70 mètres sont à démonter pour installer les nouveaux équipements pour l’injection et l’extraction », explique Wim Weterings, du groupe TE-ABT, qui supervise les travaux des lignes de transfert. Des aimants à septum et de déflexion et plusieurs aimants dipôles, quadripôles et correcteurs doivent être extraits. L’installation des nouveaux systèmes devrait débuter à la fin du printemps.

Des aimants sont à changer dans les lignes de transfert, mais également dans la boucle du Booster. « Plus de 60 aimants doivent être retirés. La plupart seront remplacés par des aimants neufs, mais certains seront rénovés », explique Antony Newborough, du groupe TE-MSC, en charge des aimants du Booster. Les plus lourds d’entre eux pèsent pas moins de 18 tonnes.

Accelerators
Un nouveau système d'accélération a été développé pour le Booster du PS. Il consiste en cavités radiofréquence utilisant un matériau composite (FineMet) assemblées dans trois structures comme celle ci-dessus. (Image : Matthias Haase/CERN)

Le système d’accélération radiofréquence va être intégralement remplacé : depuis 2012, un tout nouveau système utilisant des cavités à base d’un matériau magnétique composite dénommé FineMet a été développé en collaboration avec l’institut japonais KEK. Deux cavités ont passé des tests concluants in situ pendant plusieurs périodes d’exploitation. Trois structures abritant chacune huit cavités seront installées une fois les anciennes cavités extraites. Un nouveau système d’alimentation a également été développé pour leur fournir la puissance électrique. « À partir de la fin du mois de février, nous installerons dans le local en surface 24 racks contenant 144 convertisseurs de puissance, ainsi que 18 racks abritant les modules de contrôle. L’installation durera deux mois », explique Matthias Haase, du groupe BE-RF, qui coordonne ces activités.

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Le local abritant les convertisseurs de puissance et le système de contrôle pour les cavités radiofréquence du Booster du PS est entièrement vidé pendant le LS2. Tous les câbles courant sous le faux plancher sont retirés avant d'installer le nouveau système d'alimentation et de contrôle. (Image : Matthias Haase/CERN)

Outre les travaux sur le cœur de l’accélérateur, d’importantes activités sont menées sur les infrastructures. En particulier, le système de refroidissement va être changé et de nouvelles tours de refroidissement seront installées.


D'autres photos de la manutention d'un aimant du Booster du PS sont disponibles sur CDS :


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