1 / 23

Journées Accélérateurs de Roscoff – Octobre 2013

L’opération de l’accélérateur GENEPI-3C dans le programme GUINEVERE. Jean-Marie De Conto , LPSC (UJF-CNRS/IN2P3-INPG), Grenoble au nom de.

zan
Download Presentation

Journées Accélérateurs de Roscoff – Octobre 2013

An Image/Link below is provided (as is) to download presentation Download Policy: Content on the Website is provided to you AS IS for your information and personal use and may not be sold / licensed / shared on other websites without getting consent from its author. Content is provided to you AS IS for your information and personal use only. Download presentation by click this link. While downloading, if for some reason you are not able to download a presentation, the publisher may have deleted the file from their server. During download, if you can't get a presentation, the file might be deleted by the publisher.

E N D

Presentation Transcript

  1. L’opération de l’accélérateur GENEPI-3C dans le programme GUINEVERE Jean-Marie De Conto, LPSC (UJF-CNRS/IN2P3-INPG), Grenoble au nom de • E. Froidefond1, M. Baylac1, A. Billebaud1, P. Boge1, D. Bondoux1, J. Bouvier1, T. Cabanel1, S. Chabod1, G. Dargaud1, JM De Conto, M. Heusch1, A. Kochetkov2, E. Labussière1, F. Lecolley3, J.-L. Lecouey3, G. Lehaut3, N. Marie3, J. Mertens2, R. Micoud1, F. Van Gestel2, C. Van Grieken2, B. Van Houdt2, G. Vittiglio2. • 1 LPSC, CNRS-IN2P3/UJF/INPG, Grenoble, France; 2 SCK●CEN, Mol, Belgium; 3 LPC Caen, ENSI CAEN/Université de Caen, CNRS-IN2P3, Caen, France Journées Accélérateurs de Roscoff – Octobre 2013

  2. GUINEVERE • Couplage à puissance nulle • un réacteur rapide: VENUS-F • une source: GENEPI-3C • GUINEVERE : • modification de VENUS en un réacteur rapide modéré au plomb  VENUS-F par le SCK•CEN (Mol, Belgium) • construction d’un accélérateur pour disposer d’une source de neutrons pulsée ou continue  GENEPI-3C par CNRS/IN2P3 (France) • Monitorage d’un réacteur sous-critique • Mesure en ligne de la réactivité • Mise en oeuvre d’ADS (sous-criticité, chargement du coeur, démarrage et shutdown)  Collaboration européenne: IN2P3, CEA, SCK•CEN and EC Mol, Belgium Grenoble, France Cadarache, France  Generator of Uninterrupted Intense NEutrons at the lead VEnus REactor (GUINEVERE)

  3. GENEPI-3C : specifications • GEnerateur de NEutrons Pulsé & Intense • Accélérateur électrostatique de deutons (240 keV) • Neutron (14 MeV) via T(d,n)4He • Deux modes • Intense pulsé 40 mA courant pic FWHM < 1 μs répétition : 10-5000 Hz • Continu <1mA (240 W sur cible) micro-interruptions à transition rapide programmables Conception et réalisation: CNRS/IN2P3 • LPSC Grenoble, LPC Caen, IPHC/DRS Strasbourg & IPN Orsay DC interrupted mode NB: Le CEA intervient pour le réacteur

  4. Dates clés • Financement, lancement Dec 2006 • Design 2007-mi 2008 • Construction and assembly, commisionning at LPSC 2008-2009 • transfert à SCK-CEN and remontage Sep 09-Mars 10 • Machine commissioning mode stand-alone mode @SCK-CEN Mar-Sep 2010  Délais d’autorisation de sûreté + commissioning du réacteur en mode critique • Autorisation de couplage Roscoff 2011 • Couplage Oct 2011 • Commissioning Oct 11-Ma2012 • Faisceau pulsé, continu, interrompu • En opération depuis 1.5 ans mode pulsé~ 1.15 x 106 n par pulse pour f=10-5000 Hz DC mode ~ 108 n.s-1.µA-1 pourI = 0.1 - 1 mA CIBLE NEUVE 2011 2006

  5. Structure Dipole refroidi Mobile pour accéder à la ligne V source pulsée/DC (duoplasmatron) blindage Guidage (Qpôles électrostatiques) ~ 7 m Ligne verticale mobile Insertion de la cible Cible Refroidie à l’air

  6. Cible Tritium • Support: disquecuivre avec dépôt de titaneTiT (12 Ci) • Titane : 1100 µg/cm2 • Chargé en Tritium par impregnation) • Titanium hydride ρ=4.2 g/cm2 • T/Ti ~ > 1.5 Front Back Pin fins (cooling) + current meas. + temperature meas. • Monté sur doigt de gant en bout de ligne (thimble) • Refroidissement à air comprimé (250 W ) • Pas d’hydrogène dans le coeur et espace exigu pour le doigt de gant. • Système frigo/sécheur (6 bars) sur 4 ports • Limite de désorptionTritium T < 60 º C Φ = 60 mm • Insertion verticale de la ligne • Dipôle translatable latéralement • Guidage vertical (7 mètres) • Guidage en haut et en bas

  7. Neutron source monitoring SINGE • Télescope à neutrons de recul en face de la cible: monitoring direct des neutrons de 14 MeV(SINGE) • conversion en protons via la réaction (n,p) sur fenêtre hydrogénée • 3 detectors Si protonsrapidesstoppés dans 3rd detector • Au sommet de l’aimant, ~ 7 m de la cible • triple coincidencepour discriminer (en énergie) des neutrons de fissions SINGE recoil n monitor API/PI ~ 1 m TiT Target • Détecteur face à la cible : monitoring absolualpha&protons (API/PI) • Semiconducteur Si, angle solide contrôlé • Detection des alphaouprotonsrétrogrades de la cibleT(d,n)4He • Monitoring direct (efficacitégéometrique, angle solide) α D+ n API

  8. Montage @ SCK-CEN • 2009: • Sep: Réassemblage à Mol (début) • 2010: • Feb : Terminé! Alignment Faraday cage High voltage head Vertical beam line

  9. Insertion de la ligneverticale (vue de haut)

  10. Insertion dans le coeur (en bas) Cœur non chargé

  11. Ligneinsérée, coeur chargé

  12. 1ercouplage: October 12, 2011 >Roscoff 2011 • 14:00 : Machine et réacteurprêts • 15:02 : faisceau@40 Hz, puis ramp up à 200 Hz • 15:10 : remontée des barres • Barres de sécuritéindividuelles (from 1 to 6) : 25 min • Barres de contrôle (x2) simultanément au bon niveau: 5 min • 15:35 : Premier couplage GENEPI3C & VENUS-F • Montée en cadence de 400, 500 and 1000 Hz (15 min) •  Mesure de la puissance réacteurpiloté par le faisceau • Ajustement de l’acquisition de données Reactor & accelerator state indicator Neutron production during safety bars lift up

  13. Opérationcouplée Avril 2012 • Couplage en mode pulsé valeurs typiques: Itarget = 20 mA pic, cadence= 200 Hz • Fonctionnement en routine, machine stable, presque aucun claquage Beam Source Command-control : digital o’scope Analog o’scope

  14. Caractéristiques du mode pulsé • Analyse préliminaire sur quelques jours • Courant pic • I pic ~ 20-25 mA • au lieu des 40 mA visés • du au trou d’extraction réduit pour le mode DC • pas un problème pour le programme de physique • Largeur d’impulsion • Tpulse ~ 550 ns (FWHM) • σ(Tpulse)/ Tpulse < 1% • cadence d’impulsion • σ(f)/f < 10-5 FWHM ~ 550 ns Specifications machine atteintes

  15. Fonctionnementcouplé en continu • Mode standard, purement continu, avec quelques centaines de µA, sans problèmes • Mode DC interrompu plus délicat • Systèmed’interruptionsmisdéfinitivement au point au SCK-CEN • Besoind’ajuster la source trèsfinement • Problèmes de déchargesdiverses • Découvertes des problèmesopératoiressur le terrain et pendant la prise de données Beam ON Beam OFF Analog o’scope

  16. Caractéristiques du mode continuinterrompu • Valeurs typiques: • Itarget = 200-400 µA • durée = 300 µs et cadence = 200 Hz  TOFF/TON ratio = 6% • Cadence ajustable, mais pas toujours dans la gamme requise • centaines de µA : cadence stable pourTOFF/TON entre 90% et 6% • instable à bas courant Beam interruption from the control-command oscilloscope I (µA) I (µA) Machine specifications : TON/OFF ~ 1 µs Les bons jours: prodution de ~ 5 C, soit ~7.5 heures de faisceau

  17. Stabilité du courant • Décroissance sur une journée • indépendant du mode • existe sur GENEPI-2 au LPSC (pulsé uniquement) • dérive thermique probable • Pas de feedback sur le courant source • mais implémentable si besoin March 27 March 28 journée Après-midi stable  En cours de réflexion

  18. Difficultésrencontrées • Source: dégradation du filament ou destruction doublage Tantale • 1 semaine pour remplacer le filament • échange standard de source si doublage pulvérisé • changement préventif de source (2 fois par an) • Traitement thermique du Tantale à l’étude • Claquages • assez nombreux, intérieurs et extérieurs • souvent sans incidence sur la délivrance du faisceau • si perte totale de faisceau, la remontée de courant trop rapide • Déclenche la sécuritéréacteur (SCRAM, chute de barres) • Améliorations CEM dans la tête HT • + électronique source durcie • Air chaud et humide: problème important et non traité • Jusqu’à 70% humidité, 28° C • Séchage+climatisationdifficiles

  19. Retour d’expérience • faisceau pulsé: opération stable et robuste • Le démarrage ou la récupération du faisceau se fait par en rampe douce en fréquence (temps de montée fonction du temps de doublement du réacteur) • Très peu de claquages  peu de SCRAM • DC or DC interrompu: Plus délicat • instabilités sources Allumage irrégulier du plasma pas de SCRAM • La plupart des claquages sont sans conséquence MAIS certains arcs extérieurs importants provoque un SCRAM • chute des barres • procédure à reprendre à zéro • 30 minutes de délai (pour 8 heures/jour maxi)  quelques SCRAMs

  20. Retour d’expérience - 2 • Un an d’expérience • Bons et mauvaisjours (problèmesd’humidité et de températureélevées) • Beaucoup d’améliorations CEM • A améliorer de manièreévidente, maiscelan’empêche pas la prise de données de physique

  21. Des difficultés, mais de bons résultats de physiqueex: exposé de N Marie àTCADS

  22. En résumé • 1.5 an d’expérience d’un ADS basse puissance • De nombreuxrésultats de physique • 3 talks à TCADS: A. Kochetkov, N. Marie and S. Chabod • Des améliorations à apporter (intensité, stabilité du courant), maisspécificationslargementatteintes • Objectif actuel: Améliorer la fiabilité et analyser le MTBF et le MTTR • Problèmes de claquaged’une machine électrostatique en milieu humide • Source adaptée au courant pulsé, pas au courant continu (duoplasmatron • Pas le problème de MYRRHA, aucune extrapolation possible • Expérienceacquise du point de vueopération du couplage • Expérienced’uneopération entre deux cultures professionnellesdifférentes

  23. Merci pour votre attention This work is partially supported by the 6th and 7th Framework Programs of the European Commission (EURATOM) through the EUROTRANS-IP contract # FI6W-CT-2005-516520 and FREYA contract # 29665, MAX contract #269565 and the French PACEN program of CNRS

More Related