Le nouveau cœur du PS bat à plein régime

Le PS a redémarré son exploitation avec un tout nouveau système d’alimentation électrique. Dénommé POPS, cet énorme dispositif d’électronique de puissance et de condensateurs est crucial : presqu’aucune particule ne pourrait circuler au CERN en cas de panne. Dès son démarrage, POPS a passé haut la main tous les essais et il pulse désormais à pleine puissance.

Le nouveau système d'alimentation du PS est formé de six conteneurs équipés chacun de 60 tonnes de condensateurs et huit convertisseurs de puissance. Dans l'un des conteneurs avec Jean-Paul Burnet, le chef de projet et chef du groupe TE/EPC.

Le 11 février 2011 restera dans la mémoire des ingénieurs du groupe Convertisseurs de puissance comme une date porte-bonheur. A 11h11 (ça ne s’invente pas), les premiers faisceaux circulaient dans le PS alimenté par son nouveau système d’alimentation électrique. Joliment baptisé POPS (POwer for PS), ce nouveau système prenait le relai de l’ancienne machine tournante, qui officiait depuis 1968. POPS fournit désormais aux aimants principaux du PS les impulsions électriques permettant d’accélérer les faisceaux pour le LHC et toutes les autres installations du CERN. Ce système est crucial, car le PS est un maillon essentiel du complexe d’accélérateurs du CERN. Or une panne électrique signifie une paralysie quasiment complète de toutes les expériences. Un tel incident s’était d’ailleurs produit en 2006 et avait accéléré le programme de remplacement de l’ancienne machine (voir Bulletin n°21/2010).

La solution développée depuis est totalement innovante. De fait, l’alimentation électrique du PS doit être capable de délivrer des impulsions électriques de très forte puissance aux aimants, 60 mégawatts, puis de réabsorber l’énergie à chaque cycle de l’accélérateur, moins de deux secondes plus tard ! La machine tournante a donc laissé place à un énorme système de convertisseurs de puissance et de condensateurs. « De part son architecture et les niveaux d’énergies délivrées, ce système d’électronique de puissance est une première mondiale », explique Frédérick Bordry, chef du département Technologie, qui avait initié le projet avant de passer le relai à Jean-Paul Burnet, l’actuel chef du groupe Convertisseurs de puissance (TE/EPC).

Inauguré puis testé en 2010 sur dix aimants de test du SPS, POPS a été connecté aux 101 aimants principaux du PS le 31 janvier pour des essais. Progressivement, le système a été testé avec des intensités de plus en plus élevées, jusqu’à 6000 ampères. En quelques jours, le Centre de contrôle des accélérateurs prenait le relai du contrôle local pour piloter POPS avant l’essai avec faisceau crucial du 11 février.

Dans l'un des conteneurs avec Jean-Paul Burnet, le chef de projet et chef du groupe TE/EPC.

Le démarrage s’est tellement bien déroulé que la mise en service qui devait durer plusieurs mois n’a pris que quelques semaines. « POPS devait fonctionner en parallèle avec l’ancienne machine tournante, mais cela n’a pas été nécessaire », se réjouit Rende Steerenberg, le chef de la section OP-PS du département Faisceau (BE/OP-PS), qui exploite le PS et son tout nouveau système d’alimentation.

Bien évidemment, tout ne s’est pas réalisé dans un claquement de doigt. Les équipes du groupe TE/EPC, avec les opérateurs du PS, ont procédé à de nombreux réglages. « Mais nous avons été heureusement surpris par la très bonne stabilité du système », ajoute Rende Steerenberg. Le PS requiert en effet une montée en énergie très rapide, puis un palier d’énergie très stable. Or POPS est capable de délivrer des intensités électriques pour parvenir à des champs magnétiques de plus de 1,25 teslas, avec une précision de plus ou moins 0,01 millitesla. « On ne peut pas faire mieux. Ces performances démontrent de surcroît une excellente reproductibilité, ce qui est très important pour nous », explique Rende Steerenberg.

Un vrai succès donc, avec de possibles utilisations pour d’autres accélérateurs dans le monde ou pour des applications nécessitant des échanges de puissances très élevées et très rapides. « C’est une grande satisfaction d’être parvenu à ce résultat, d’autant que beaucoup pensaient au départ qu’un tel projet était impossible à réaliser, conclut Frédérick Bordry. Il faut saluer tous les ingénieurs et techniciens qui ont collaboré à ce projet unique. »

par Corinne Pralavorio