Aiguiller les particules
Pour aiguiller le faisceau juste avant son entrée dans le LHC, il existe un dispositif qui envoie un courant pulsé de 5000 ampères, produisant ainsi un champ magnétique pulsé. L’amélioration du dispositif de déflexion rapide du LHC entre aujourd’hui dans sa phase finale. Grâce à cette amélioration, il sera possible de remplir le LHC sans devoir attendre le refroidissement des aimants de déflexion rapide, ce qui assurera une meilleure performance de tout l’accélérateur.
Un aimant de déflexion rapide amélioré, avec un écran de faisceau amélioré, dans son enceinte à vide.
Le LHC est équipé de deux systèmes de déflexion rapide installés aux points d’injection (à proximité des points 2 et 8, voir schéma), là où les faisceaux de particules provenant du SPS sont injectés dans l’orbite de l’accélérateur. Chaque système comprend quatre aimants et quatre générateurs d’impulsions dans lesquels le champ atteint 0,12 teslas en moins de 900 nanosecondes, pour une durée approximative de 8 microsecondes. Même si les systèmes de déflexion rapide n’ont besoin de générer que 12 impulsions pour remplir le LHC avec le faisceau, ils sont constamment traversés par le faisceau du LHC.
Schéma des secteurs du LHC. Les aimants de déflexion rapide sont installés aux points d’injection, à proximité des points 2 et 8 (voir cercles verts).
Les aimants de déflexion rapide sont extrêmement complexes et ils doivent être protégés des effets électromagnétiques causés par les faisceaux. « Chaque aimant est équipé d'un écran de faisceau placé dans l'ouverture, explique Mike Barnes, membre du groupe Transfert de faisceaux des accélérateurs (ABT) du département Technologie et responsable du programme d’amélioration des aimants de déflexion rapide du LHC. Les écrans de faisceau installés à l’origine fonctionnaient bien avec des faisceaux d’intensité faible. Mais quand l'exploitation du LHC est passée à des faisceaux d'une intensité de plus en plus élevée, qui restaient stables pendant plusieurs heures, certains des aimants de déflexion rapide ont commencé à surchauffer. »
Des spécialistes du groupe TE-ABT procèdent aux travaux d’amélioration des aimants de déflexion rapide. Sur cette photo, ils viennent de retirer de l’aimant le tube de céramique qui contient les conducteurs de l’écran.
En effet, quand la température de la culasse de l’aimant dépasse 120˚C, la puissance de l’impulsion diminue et le faisceau injecté, s’il n'a pas reçu une impulsion adéquate, peut déclencher des transitions résistives dans plusieurs aimants supraconducteurs. Un système de verrouillage est donc utilisé : il empêche l'injection si la température de la culasse dépasse des seuils déterminés. En 2012, il est arrivé environ dix fois, qu’après une série de longues périodes de remplissage, il faille attendre plus d’une heure avant de remplir à nouveau le LHC, afin de permettre le refroidissement d’un aimant de déflexion rapide. Par conséquent, pour atténuer cet inconvénient, les spécialistes du groupe ABT ont amélioré l'écran de faisceau des aimants de déflexion rapide en augmentant le nombre de conducteurs. Ainsi, la culasse de l’aimant chauffe moins sous l'effet du faisceau, mais la rapidité d’action du dispositif est maintenue. « Les études relatives à l’amélioration, la mise en œuvre des résultats et la réinstallation des aimants ont demandé une bonne collaboration entre un grand nombre d’équipes du CERN, entre autres BE-ABP, BE-BI, BE-RF, EN-HE, EN-MEF, EN-MME, TE-VSC, TE-ABT-EC et TE-ABT-FPS, ajoute Mike Barnes. Pendant le LS1, les huit aimants de déflexion rapide ont été enlevés du tunnel pour être améliorés. Après les travaux d’amélioration, chaque aimant a été soigneusement aligné dans une salle blanche, étuvé à 300˚C et conditionné à haute tension. »
Les six premiers aimants de déflexion rapide ont à présent été réinstallés dans le tunnel, quatre d’entre eux au point 2. Les travaux à cet endroit entrent maintenant dans une nouvelle phase, qui comprend l’étuvage des interconnexions, la mise en service des commandes des aimants, les tests à haute tension des systèmes de déflexion rapide et les tests effectués par le CCC. L’installation des deux aimants restants au point 8 sera achevée fin août.
