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I P H I I njecteur de P rotons H aute I ntensité Prototype de la partie basse énergie pour la nouvelle génération d'accélérateurs forte puissance Collaboration CEA/DSM – CNRS/IN2P3 - CERN. Évolutions du projet (1). - PowerPoint PPT Presentation
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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
Meeting IPHI/SPL 28-29 avril 2003 2P-Y Beauvais
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
Meeting IPHI/SPL 28-29 avril 2003 3P-Y Beauvais
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)
Meeting IPHI/SPL 28-29 avril 2003 4P-Y Beauvais
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.
Meeting IPHI/SPL 28-29 avril 2003 5P-Y Beauvais
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 28-29 avril 2003 6P-Y Beauvais
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.
Meeting IPHI/SPL 28-29 avril 2003 7P-Y Beauvais
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 28-29 avril 2003 8P-Y Beauvais
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)
Meeting IPHI/SPL 28-29 avril 2003 9P-Y Beauvais
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)
Meeting IPHI/SPL 28-29 avril 2003 10P-Y Beauvais
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 28-29 avril 2003 11P-Y Beauvais
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)
Meeting IPHI/SPL 28-29 avril 2003 12P-Y Beauvais
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 28-29 avril 2003 13P-Y Beauvais
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 )
F ib re O p t iq u e
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
F ib re O p t iq u e
C A N
R S 2 3 2c h a s s is V M E
Meeting IPHI/SPL 28-29 avril 2003 14P-Y Beauvais
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 28-29 avril 2003 15P-Y Beauvais
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 28-29 avril 2003 16P-Y Beauvais
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 28-29 avril 2003 17P-Y Beauvais
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 28-29 avril 2003 18P-Y Beauvais
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 28-29 avril 2003 19P-Y Beauvais
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
Meeting IPHI/SPL 28-29 avril 2003 20P-Y Beauvais
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.
Meeting IPHI/SPL 28-29 avril 2003 21P-Y Beauvais
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 28-29 avril 2003 22P-Y Beauvais
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 28-29 avril 2003 23P-Y Beauvais
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
22 Tronçon BP série n° 5 60 jours
23 Tronçon BP série n° 6 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
Meeting IPHI/SPL 28-29 avril 2003 24P-Y Beauvais
Calendrier industrialisation RFQ si passage en CCM
Nº Nom de la tâche Durée
25 Marché d'industrialisation hyp2 543 jours26 Lancemment AAPC 0 jour
27 AAPC en cours 27 jours
28 passation contrat CSG par le SIS 20 jours
29 Finalisation plans et C des C 60 jours
30 Lancement appel d'offres RFQ 0 jour
31 Appel d'offres en cours 30 jours
32 Questions complémentaires et formalisation 15 jours
33 DL de dépôt dossier pour SCCM 0 jour
34 CCM 0 jour
35 Début de marché si passage en CCM 0 jour
36 Ecriture des gammes et essais 80 jours
37 Fin phase ferme = gamme et essais faits 0 jour
38 Tronçon BP série n° 2 (définie par des plans "maison") 80 jours
39 Fin de réalisation 1er tronçon de série 0 jour
40 Tronçon BP série n° 3 60 jours
41 Tronçon RF série n° 4 60 jours
42 Tronçon BP série n° 5 60 jours
43 Tronçon BP série n° 6 60 jours
44 Fin du marché 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
Meeting IPHI/SPL 28-29 avril 2003 25P-Y Beauvais
Calendrier industrialisation RFQ si CCM + 6ième tronçon
Nº Nom de la tâche Durée
45 Marché d'industrialisation hyp3 603 jours46 Lancemment AAPC 0 jour
47 AAPC en cours 27 jours
48 passation contrat CSG par le SIS 20 jours
49 Finalisation plans et C des C 60 jours
50 Lancement appel d'offres RFQ 0 jour
51 Appel d'offres en cours 30 jours
52 Questions complémentaires et formalisation 15 jours
53 DL de dépôt dossier pour SCCM 0 jour
54 CCM 0 jour
55 Début de marché si passage en CCM 0 jour
56 Ecriture des gammes et essais 80 jours
57 Fin phase ferme = gamme et essais faits 0 jour
58 Tronçon BP série n° 2 (définie par des plans "maison") 80 jours
59 Fin de réalisation 1er tronçon de série 0 jour
60 Tronçon BP série n° 3 60 jours
61 Tronçon RF série n° 4 60 jours
62 Tronçon BP série n° 5 60 jours
63 Tronçon BP série n° 6 60 jours
64 Tronçon BP série n° 1 (option) 60 jours
65 Fin du marché 0 jour
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
Meeting IPHI/SPL 28-29 avril 2003 26P-Y Beauvais
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
Meeting IPHI/SPL 28-29 avril 2003 27P-Y Beauvais
Nº Nom de la tâche Durée
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
Meeting IPHI/SPL 28-29 avril 2003 28P-Y Beauvais
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 28-29 avril 2003 29P-Y Beauvais
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)
Meeting IPHI/SPL 28-29 avril 2003 30P-Y Beauvais
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 28-29 avril 2003 31P-Y Beauvais
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 28-29 avril 2003 32P-Y Beauvais
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)
Meeting IPHI/SPL 28-29 avril 2003 33P-Y Beauvais
Perspectives : Infrastructure
Mise en place des protections biologiques
Alignement général
Gestion des interfaces machineSystème de radioprotection (accès tunnel, balises)
Environnement RFQ
Refroidissement
Cablage général
…
Meeting IPHI/SPL 28-29 avril 2003 34P-Y Beauvais
Perspectives : Refroidissement
Refroidissement puissance RFRefroidissement L. diagsSystème de refroidissement RFQ
Production d’eau froide,Distribution et régulation de /freq. RFQ.
Refroidissement bloc d’arrêt
Meeting IPHI/SPL 28-29 avril 2003 35P-Y Beauvais
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
Meeting IPHI/SPL 28-29 avril 2003 36P-Y Beauvais
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 :
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