Nouvelles du LS2 : plus d'énergie pour les aimants du PS

Feb 13, 2019

Le Synchrotron à protons (PS), qui a été le premier synchrotron du CERN et qui fête cette année ses 60 ans, a détenu autrefois le record de l’énergie la plus élevée pour un accélérateur de particules. Aujourd’hui, il constitue un maillon essentiel de la chaîne d’accélérateurs du CERN ; s’il accélère principalement des protons à 26 GeV pour les envoyer au Supersynchrotron à protons (SPS), il fournit aussi des particules à plusieurs zones d’expérimentation, par exemple à celle du Décélérateur d’antiprotons (AD). Pendant le deuxième long arrêt (LS2), le PS fera l’objet d’une révision majeure qui le préparera pour les intensités d’injection et de faisceau plus élevées de la troisième exploitation du LHC, ainsi que pour le LHC à haute luminosité.

Le système des aimants est l’un des principaux éléments du PS qui seront consolidés. Le synchrotron a un total de 100 aimants principaux (plus un aimant de référence à l’extérieur de l’anneau), qui guident et focalisent la trajectoire des faisceaux de particules lorsque ceux-ci circulent le long de son anneau en accumulant de l’énergie. « Pendant le dernier long arrêt (LS1) et le début du LS2, l’équipe TE-MSC a réalisé divers tests afin de repérer les points faibles dans les aimants », explique Fernando Pedrosa, qui coordonne les travaux du LS2 concernant le PS. L’équipe a identifié 50 aimants nécessitant une rénovation, parmi lesquels sept ont déjà été réparés pendant le LS1. « Les 43 autres aimants qui ont besoin de nos soins seront rénovés cette année. »

Plus précisément, ce sont les éléments appelés les enroulements polaires, qui sont situés entre le tube de faisceau et la culasse de l’aimant, qui doivent être remplacés. Avant de pouvoir atteindre les entrailles des aimants pour procéder à ce remplacement, il faut transférer ceux-ci dans un atelier, situé dans le bâtiment 151. Une fois déconnecté, chaque aimant est placé sur un petit système de locomotive, qui l’amène à l’atelier. Les locomotives elles-mêmes ont plus de 50 ans, et leur déplacement doit être réglé avec soin. Il faut dix heures pour extraire un aimant. Jusqu’ici, six aimants ont été amenés à l’atelier, et ce travail se poursuivra jusqu’au 18 octobre 2019.

L’atelier où les aimants sont traités est divisé en deux sections. Dans la première salle, la chambre à vide des aimants est découpée afin de permettre l’accès aux enroulements polaires. Les aimants sont ensuite amenés dans la seconde salle, où des éléments de rechange préfabriqués sont installés.

Comme mentionné dans le précédent article « Nouvelles du LS2 », l’énergie des protons accélérés par le Booster du PS passera de 1,4 à 2 GeV. Une nouvelle série de quadripôles sera installée le long de la ligne d’injection allant du Booster au PS, afin d’augmenter la puissance de focalisation requise pour les faisceaux, qui seront plus énergétiques. Des faisceaux ayant des énergies plus élevées, cela signifie des éléments d’injection d’une énergie plus grande ; par conséquent, certains éléments de la région d’injection du PS seront remplacés dans le cadre du projet d’amélioration des injecteurs du LHC (LIU), à savoir l’aimant à septum 42, l’aimant de déflexion rapide 45, et cinq aimants de déformation d’orbite.

Parmi les autres améliorations prévues dans le cadre du projet LIU, on peut citer les nouveaux systèmes de refroidissement qui sont actuellement installés et qui visent à améliorer la capacité de refroidissement du PS. Une nouvelle station de refroidissement est en cours de construction dans le bâtiment 355, et une tour de refroidissement du bâtiment 255 est en train d’être améliorée. La ligne TT2, utilisée pour le transfert entre le PS et le SPS, verra son système de refroidissement découplé de celui du Booster, ce qui permettra au PS de fonctionner indépendamment du programme du Booster. « Les arrêts de faisceau internes du PS, qui sont utilisés au cas où le faisceau doit être arrêté, sont également remplacés, tout comme d’autres dispositifs d’interception », explique Fernando Pedrosa.

Certains des bâtiments associés au PS font également l’objet d’une modification complète en prévision des nouveaux aimants, systèmes radiofréquence et convertisseurs de puissance qui seront nécessaires. Ces travaux de modification comprennent dans certains cas la consolidation et la rénovation d’éléments, et dans d’autres cas des remplacements, comme par exemple dans les bâtiments 269, 365 et 355. Le système d’accès au PS doit également être adapté afin que ces modifications y soient intégrées. En outre, l’éclairage et les prises de courant situés le long de l’anneau du PS et dans les bâtiments associés sont améliorés dans le but de les rendre conformes aux normes de sécurité les plus récentes.

« Les activités prévues pendant le LS2 suivent un calendrier serré », ajoute Fernando Pedrosa, en soulignant que certains travaux sont réalisés sur plusieurs systèmes interconnectés, et que cela crée des contraintes par rapport aux différentes activités pouvant être menées en même temps. À mesure que le LS2 avance, nous vous donnerons davantage de nouvelles sur le PS, y compris s’agissant de l’installation d’une nouvelle instrumentation dans les scanners à fils, qui contribuera à la mesure de la taille du faisceau, d’un système d’asservissement transverse servant à stabiliser le faisceau, et d’autres éléments.


D’autres photos des aimants du PS sont disponibles sur CDS :

 


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