Jean-Luc Revol (Operation manager) Pour la Division Source et Accélérateur

Slide: 1

Jean-Luc Revol

(Operation manager)

Pour la Division Source et Accélérateur

Performances et Performances et programme programme d'Upgrade d'Upgrade de l'ESRFde l'ESRF

Société Française de Physique

Installation EuropéenneInstallation Européennede Rayonnement Synchrotronde Rayonnement Synchrotron

STISN

INPGCEA

SchneiderCNRS

ILLEMBL

IBS

ESRF

“polygone scientifique” de Grenoble

Slide: 2Performances et programme d'upgrade de l'ESRF - JL Revol - Roscoff 2009

L’ESRF est une société civile de droit français,

financée par 19 pays.

Budget annuel : 80 M Euros.

600 Employés originaires de 30 pays

L’ESRF est en opération depuis quinze ans

Inauguration: 30 Septembre 1994

En 2008:2000 Propositions de recherche~ 6300 Utilisateurs, 1500 Sessions expérimentales~ 1500 Publications scientifiques avec référé

Répartition du budget %France 27,5Allemagne 25,5Italie 15Royaume-Uni 14Espagne 4Suisse 4Benesync 6(Belgique, Pays-Bas)

Nordsync 4(Danemark, Finlande, Norvège, Suède)

Partenaires scientifiques :Portugal 1Israël 1Autriche 1Pologne 1Centralsync 1,05(République tchèque, Hongrie, Slovakie)

Principaux paramètres du faisceau Particules Electrons Energie nominale 6 GeV Intensité nominale 200 mA Temps de vie associé 75 heures Emittance horizontale 4 10-9 m. rad Couplage nominal 0.5 %

Environ 40 stations expérimentales anneau 844 mètres

de circonférence Taux de disponibilité du

faisceau 2008: 98.4%

Temps moyen entre deux

pannes 2008: 64 heures

L’ESRF en chiffres


ESRF Upgrade 2008-2017

Un programme de développement

(Upgrade) en parallèle de l’opération.

(budget: 176 million Euros)

Le programme d’Upgrade inclut:

La source

L’extension du Hall Expérimental

8 Nouvelles lignes de lumière avec le développent de l'instrumentation

New, better

science


Upgrade de la source

Allongement des sections droites dédiées aux éléments d’insertion

Révision du système Radio Fréquence

Augmentation du courant

Injection permanente pour les modes à fort courant par paquet

Maintien/Amélioration de la stabilité

Objectif:

Augmenter Flux/Brillance/Capacité

Eviter l'obsolescence des équipements

Maintenir la fiabilité


456

1020

2

3

456

1021

2

3P

hot/s

/0.1

%bw

/mm

2 /mr2

5 6 7 8 910keV

2 3 4 5

Photon Energy

ESRF Upgraded U18 in Vacuum U35 in Air

ESRF in 2006

U18 in Vacuum U35 in Air

Augmentation de la brillanceBrilliance = photons /s / mm2 /mrad2 /0.1% bandwidth

Upgrade de la source


Situation: sections droites de 5 mètres

QD3 5 metresQD1QF2 QF2QD1 QD3Dipôle

Situation actuelle:

Utilisation d’une optique avec les Quadrupoles de chaque coté de toutes les sections ID non alimentés depuis 1 an (QD1 en haut

beta et QD8 en faible beta).

Objectif: Démonter une/des paire(s) de quadrupoles pour dégager de la place pour des éléments d’insertion.


Section 5 mètres standard

Section étendue 6 mètres (6173 mm)

Allongement à 6 mètres

Transfert vannes, pompes à vide, chambres de transition, moniteurs de position, soufflets à la place des quadrupoles

Statut: Une section droite convertie à 6 mètres durant l’été 2009.

Modification câblage, tuyauteries, supports mécaniques

10 mm externe

8 mm interne

Remplacement des chambres à vide amont et aval

Installation d’une chambre ID de 6 mètres en aluminium avec un dépôt de surface de type NEG [alliage TiZrV (30% titane, 30% zirconium et 40% vanadium) déposé par pulvérisation cathodique]


Occupation des sections à 6 mètres

In-air Longueur actuelle =1.64 m

In-vacuum Longueur actuelle =2.4 m

Standard Revolver

StandardCryogenic

Usage des sections à 5 mètres:

3 in-air 2 In-vac

1 In-vac +1 in-air2 In-air + canting (ID23)

Environ 70 segments installés

Les 1.1 mètres additionnels offrent un potentiel pour de nouvelles configurations avec les mécaniques

actuelles.

Des mécaniques In-air de 1.4 mètres et

In-vac de 2.5 mètres magnétique sont en cours d’étude.

(2.4 m bride à bride, 2m assemblage magnétique)


Deux stations expérimentales / section droite

Onduleur A Onduleur BAimant

permanent de déviation

Déviation intégrée dans les sextupoles

Angle de séparation = 2 x 2.7 mrad(Angle limité par les absorbeurs de puissance des chambres à vide avales)

Occupation des sections à 6 mètres

Statut: Aimants de déviation en cours d’approvisionnement.

Effets sur l’efficacité d’injection en cours d’étude.


Qd3 Qd3QF2

6 metresS6 S4

QF2S4 S6

5 mètres

Qd3S6 S4QF2 Qd1 Qd3

S4QF2Qd1

S6

Exemple haut

Allongement à 7 mètres

Qd3S6

Qd3S6S4 S4

QF2 QF27 metres

7 metre ID 1.6 mID 1.6 m

C C

Objectifs:

Augmenter la flexibilité ID et gagner en photon

Distribuer les cavités radiofréquence qui occupent actuellement 3 sections droites.

Efforts additionnels pour aller à 7 mètres :

Re-design chambres à vide amonts et avals Nouveaux quadrupolesAlimentations Individuelles Nouvelles poutres de support


Qd6S22

Qd6S22S24 S24

QF7Low QF7

3.2 m

1.9 m1.9 m

ID 1.6 mID 1.6 m

C C

Upgrade de la Radiofréquence

Objectifs: a) Distribuer les cavités (une cavité de la cellule 7 sera remplacée par un module en cellule 23)

pour créer une ligne expérimentale supplémentaire ID7

b) Recréer une redondance pour l’opération à 300 mA

c) Préparer la RF de l’injecteur pour le mode top up

d) Anticiper l’obsolescence des klystrons

Upgrade de la cellule 23

Qd6S22 S24

QF7 Qd8 Qd6S24

QF7Qd8S22

Low 2.33 m0.43 m0.44 m 0.44 m

2.33 m

Qd6S22 S24

QF7 Qd8 Qd6S24

QF7Qd8S22

Low 2.33 m0.43 m0.44 m 0.44 m

2.33 m

Cell 7

Cell 5Cav 1 & 2 Cell 7

Cav 3 & 4

Cell 25Cav 5 & 6

BoosterCav 1 & 2

Storage Ring

Teststand

TRA0

TRA1TRA2

TRA3

Cell 23


Upgrade des émetteurs Radiofréquence

Statut: Solution retenue: amplificateurs RF à transistor de type Soleil (basée sur l’assemblage de modules de 300 watts

minimum)

Phase 1: Réalisation:

un système d’amplificateurs RF pour l’injecteur

Puissance totale: 4*150 kW kW RF Opérationnel: Printemps 2012

amplificateurs RF pour la cellule 23

Puissance totale: 3*150 kW kW RF Opérationnel: Eté 2012

Phase2: Upgrade des autres émetteurs RF

SSA à Soleil

Klystrons à l’ESRF

1.3 MW -352MHz


Upgrade des cavités Radiofréquence

Objectif: Développement (pour améliorer la stabilité et la redondance à fort courant) d’une cavité mono cellule fonctionnant à température ambiante

à modes d’ordre supérieur fortement atténués.

Statut:

Validation des simulations par un modèle en aluminium

Deux types de fabrication prévues pour le prototype de puissance

Livraison des prototypes: Fin 2010

Installation de 18 cavités mono cellule pour remplacer les 6 cavités multi cellules existantes

Modèle aluminium

Réalisation par usinage et assemblage de 3 parties par

soudure électroniqueRéalisation par assemblage

des sous ensembles par

brasage.

Cavity bodyHOM damper

Tuner

Cou

pler

Vacuum pump

ESRFUP Programme

FP7


Opération à 300 mA

Objectif: Augmentation du courant de 200 à 300 mA pour tous les modes multibunch

Statut: Systèmes d’asservissement

multibunch longitudinal et transverse

opérationnels

Upgrade des absorbeurs dipôles terminé.

Test en mode machine stoppé suite à la défaillance

d’une cavitéEvolution: Reprise des tests machines dès que la cavité sera changée (Fin

2009)

Validation radioprotection des lignes et tests avec utilisateurs

Stabilité et redondance à 300 mA intégrées au programme d’upgrade RF


Reconstruction du pré-injecteur du Linac

Objectif: Parer à l’Obsolescence des

cathodes

Améliorer les diagnostiques

Améliorer le pré-bunching

Nouvelle électronique canon

Un système de purification pour le mode pulse court

Statut: Installation et mise en opération

Eté 2009

Système de nettoyage par déflection électrostatique des paquets parasites En cours de test

Evolution: La pureté des impulsions courtes par nettoyage successif dans le preinjecteur et dans le booster est un impératif pour augmenter la fréquence d’injection pour les modes de remplissage à structure temporelle (16 bunch, 4 bunch, 7/8+1), qui sont pénalisés par une faible durée de vie.

Le nettoyage (10-9 en routine), est aujourd’hui effectué à chaque injection dans le SR


Nouvelles électroniques BPM

Objectif: Remplacement des 224 électroniques de traitement des électrodes des moniteurs de positions.

Obsolescence et maintenance (en service depuis 20 ans)

Disposer d’un mode premier tour

Disposer d’un mode tour par tour

Statut:

Infrastructure matérielle et logicielle opérationnelles Installation et mise en service progressive durant les périodes d’arrêt

Système de correction d’orbite mis à jour

Système de protection en position mis à jour

Test des modes premier tour et tour par tour en cours

32 cellules de 7 stations


Nouvelles électroniques BPM

Evolution: Upgrade du système d’asservissement rapide de position.

Ethernet

-----

-----7 Libera

BPMsper cell

224 Libera BPM8 processeurs de correction

96 Correcteurs localisés dans les sextupoles

Mise en service prévue fin 2010

Objectif: System BPM et correcteurs unique pour la correction rapide et pour la correction

lente.

Aujourd’hui système indépendants de 32 BPM et correcteurs.

20 Cellules avec LIBERA-BPMs4 Cellules avec anciens BPMs

10

um

Performances :

Amélioration de la résolution

Augmentation de la vitesse d’acquisition pour le monitoring

Utilisation de la mémoire post mortem en cas de perte de faisceau

8 Cellules avec anciens BPMs


Extension du Hall Expérimental: EX2

Chartreuse 120 m

(ID27-ID29)

Belledonne 130-140 m (ID31-ID02)

Vercors 120 m

(ID06-ID09)

Peninsular 110 m

(ID20-ID22)

L’ESRF aujourd’hui

L’ESRF demain

Objectif: Rallonger les lignes pour augmenter la focalisation et accroître la capacité en infrastructure.


Extension du Hall Expérimental: EX2

Hall existant

Hall nouveauLaboratoires,

bureaux, ateliers nouveaux

Point critique: Stabilité de la dalle

EXPH2LOB

Dates clés:

Avant projet sommaire: Février 2010Avant projet détaillé: Mai 2010

Début travaux: Eté 2011Durée des travaux: 1an

Contraintes:

Limiter la période d’arrêt et

les perturbations de stabilité induites durant le chantier.


Contrat de Projets Etat-Région 2007-2013

Budget total: 15M€ Région Rhône-AlpesGrenoble Alpes Métropole Ville de Grenoble

GIE: Grands Instruments Européens

20

Centre visiteurs

Centre pour Collaborations Scientifiques

Restaurant Nouvelle entrée Réception


Le “Polygone scientifique” en mouvement!

ESRF Upgrade

ILL/ESRF CPER

ILL Upgrade

GIANT (Grenoble Isère Alpes Nano Technologies)

Documents

Jean-Luc Revol (Operation manager) Pour la Division Source et Accélérateur