i p h i i njecteur de p rotons h aute i ntensité

Meeting IPHI/SPL 28-29 avril 2003 1P-Y Beauvais

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


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 SaclayTest au CERN en sortie de RFQ d’une ligne chopperInstallation RFQ et chopper au CERN comme début d’injecteur pour le SPL


Évolutions du projet (2)

Janvier 2003 : adoption d’un nouveau design de ligne diagnostics

Dipôle et Qpôles plus compacts issus de l’OHE Linac SaturneFaisceau 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)


État d’avancement du projet : Source

Démontage, transfert et remontage de SILHI/LBE entre avril et décembre 2002.

Redémarrage en janvier 2003Fonctionnement nominal (U et I)Panne alimentation principale Programme d’essais sur 6 mois : optimisation,

mesures (profils, émittance, charge d’espace), run longue durée.


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


État d’avancement du projet : Maquette DTL

Étude, développement et réalisation d’un modèle chaud équipé de 3 tubes de glissement (2000-2002).

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.


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).


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 MeVReprise et adaptation APS pour 3 MeV (Nouvelle

commande)APD 3 MeV (sur marché RETEC en cours)


État d’avancement du projet : RF

Bas niveau RF (P. Ausset IPNO)

Puissance RFKlystrons, 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)


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).


État d’avancement du projet : L. Diagnostics + bloc d’arrêt

Voir présentation P. AussetAimants 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)


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)


Application C/C IPHI : SILHI + LBEP C -L in u x

H P -L A N E 2 0 5 0 A

S ta tio n S U NS o la ris 8

A u to m a te S ie m e n s S 7 -3 0 0

In te rfa c e s C A N .( S o lé n o id e s e t a lim 3 k V )

R éseau g én é ra l

F ie ld P o in t

F P 1 : M e su re s a n a lo g iq u e s

RS

23

2

R S 4 8 5

R éseau E P IC S

9

18

5

69

18

5

6

S ta tio n S U NS o la ris 8

C P U 1 C P U 2

O Z D 4 8 5

M o te u r Ir is

A lim e n ta tio n s D é v ia te u rs

L ia iso n G P IB

25

11

3

14

25

11

3

14

25

11

3

14

25

11

3

14

O Z D 4 8 5

F P 2 : M e su re s c a lo r im é tr iq u e s

9

18

5

69

18

5

6

O Z D 4 8 5

F P 3 : C o m m a n d e s é q u ip e m e n ts P la te fo rm e

9

18

5

69

18

5

6

F ib re O p t iq u e

In te r fa c e s C A N .( B o b in e s B 1 ,B 2 )


P C -W 2 0 0 0L ab V IE W 6

D V 1

D H 2

D V 2

D H 1

C h a ss is M ic ro -C o n trô le

G e n e d 'Im p u ls io n s

S y n th e tise u r R F

H P 3 3 1 2 0 A

P ilo ta g e K ly s tro n


C A N

R S 2 3 2c h a s s is V M E


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


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


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


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…


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


Marché RFQ : Nouveau marché25 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


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 déclinéAccel 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.


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.


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


Nº Nom de la tâche Durée

5 Marché d'industrialisation hyp1 525 jours6 Lancemment AAPC 0 jour

7 AAPC en cours 27 jours

8 passation contrat CSG par le SIS 20 jours

9 Finalisation plans et C des C 60 jours

10 Lancement appel d'offres RFQ 0 jour

11 Appel d'offres en cours 30 jours

12 Questions complémentaires et formalisation 15 jours

13 DL de dépôt dossier pour SCCM 0 jour

14 Commission préparatoire CCM 0 jour

15 Début de marché si dispense CCM 0 jour

16 Ecriture des gammes et essais 80 jours

17 Fin phase ferme = gamme et essais faits 0 jour

18 Tronçon BP série n° 2 (définie par des plans "maison") 80 jours

19 Fin de réalisation 1er tronçon de série 0 jour

20 Tronçon BP série n° 3 60 jours

21 Tronçon RF série n° 4 60 jours



24 Fin du marché 0 jour

14/04

11/07

16/10

28/10

03/11

23/02

14/06

16/05

M A M J J A S O N D J F M A M J J A S O N D J F M A M J J A S O N2003 2004 2005

Calendrier industrialisation RFQ si dispense CCM


Calendrier industrialisation RFQ si passage en CCM










34 CCM 0 jour

35 Début de marché si passage en CCM 0 jour










14/04

14/04 20/05

21/04 16/05

21/04 11/07

11/07

14/07 22/09

23/09 13/10

16/10

21/11

27/11

18/03

08/07

09/06

J F M A M J J A S O N D J F M A M J J A S O N D J F M A M J J A S O N2003 2004 2005


Calendrier industrialisation RFQ si CCM + 6ième tronçon










54 CCM 0 jour

55 Début de marché si passage en CCM 0 jour









64 Tronçon BP série n° 1 (option) 60 jours


14/04

11/07

16/10

21/11

27/11

18/03

08/07

01/09

M A M J J A S O N D J F M A M J J A S O N D J F M A M J J A S O N2003 2004 2005


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/GRIVoir calendrier



66 Environnement RFQ 520 jours

67 Etude 200 jours68 Décision de lancer le marché 0 jour

69 lancement du marché APS 5MeV vers 3 MeV 20 jours

70 APS 3 MeV 60 jours

71 Fin APS 0 jour

72 APD RETEC 120 jours

73 Fin APD 0 jour

74 MO 140 jours75 Cahier des charges pour la maîtrise d'œuvre 60 jours

76 Marché de maîtrise d'œuvre 80 jours

77 Bloc de béton 270 jours78 Finalisation de la spécif pour le bloc 60 jours

79 Commande du bloc de béton et des rails 80 jours

80 Fabrication du bloc de béton 70 jours

81 Installation et réglage du bloc de béton et des rails 60 jours

82 Bloc béton installé 0 jour

83 Supports et moyens de manutention 320 jours84 Finalisation des cahiers des charges des matériels 80 jours

85 Commande 80 jours

86 Fabrication 120 jours

87 Montage in situ du dispositif 40 jours

88 Environnement prêt 0 jour

21/04

21/04 16/05

19/05 08/09

08/09

09/09 23/02

23/02

24/02 17/05

18/05 06/09

24/02 17/05

18/05 06/09

07/09 13/12

14/12 07/03

07/03

24/02 14/06

15/06 04/10

05/10 21/03

22/03 16/05

16/05

J F M A M J J A S O N D J F M A M J J A S O N D J F M A M J J A S O N2003 2004 2005


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


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 RFInstallation 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)


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


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)


perspectives : Contrôle/Commande

Extension aux équipements futursC/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 coursCadencement IPHI (SIS, LEDA)

Interfaçage EPICS/instrumentation via PXI (SIS)


Perspectives : Infrastructure

Mise en place des protections biologiques

Alignement général

Gestion des interfaces machineSystème de radioprotection (accès tunnel, balises)

Environnement RFQ

Refroidissement

Cablage général

…


Perspectives : Refroidissement

Refroidissement puissance RFRefroidissement L. diagsSystème de refroidissement RFQ

Production d’eau froide,Distribution et régulation de /freq. RFQ.

Refroidissement bloc d’arrêt


Nº Nom de la tâche

4 Décret interministériel MAD INB 48 (ou dérogation)5 Décret interministériel ICPE autorisée6 Préparation du site : CDE7 Séparation physique IPHI / INB 488 Aménagements extérieurs aux halls9 Révision de la distribution électrique10 Aménagement bureaux labos. et PCP11 Révision du système de refroidissement12 Refroidissement RFQ13 IPHI 100 keV14 Installation SILHI / LBE15 Essais SILHI 100 keV16 IPHI 3 MeV

17 Fabrication prototype RFQ18 Fabrication des tronçons RFQ19 Assemblage système RF, RFQ, LHE, bloc d'arrêt20 Mise en place des protections biologiques21 Conditionnement HF du RFQ22 Essais 3 MeV mode pulsé23 Essais 3 MeV faisceau continu24 Tests chopper au CERN25 Démontage et transport vers le CERN26 Installation IPHI + chopper au CERN27 Conditionnement HF du RFQ28 Essais 3 MeV mode pulsé

04/01 29/06

04/03 22/03

01/11 30/06

01/11 31/12

05/02 30/06

01/07 30/01

12/04 29/11

01/01 01/06

01/10 30/04

03/11 30/06

24/03 30/09

01/09 29/08

03/10 29/11

30/11 29/05

30/05 29/11

30/11 30/05

28/09 26/09

27/09 28/11

29/11 23/04

T3 T4 T1 T2 T3 T4 T1 T2 T3 T4 T1 T2 T3 T4 T1 T2 T3 T4 T1 T2 T3 T4 T1 T2 T3 T4 T1 T2 T3 T4 T1 T2 T3 T42000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008

Redémarrage des essais 100

keV

1ier faisceau 3 MeV

Échéance 2006


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

Conclusion ou remarques :

i p h i i njecteur de p rotons h aute i ntensité

Documents