Modernisation de l'accélérateur U-400M : Mise à niveau complète et nouveaux défis technologiques

Statut de l'accélérateur U-400M
Dans le cadre du développement du complexe accélérateur LYA, le projet DRIBS-III a lancé la modernisation de l'installation accélératrice U-400M (MC-400) en juillet 2020. L'objectif principal était de remplacer les équipements défectueux et moralement obsolètes : remplacement des bobines d'excitation du magnétisme principal, mise à jour du système à vide, du système de refroidissement par eau, du système d'alimentation électrique, création d'un nouveau système de gestion et remplacement des systèmes de sécurité radiologique. Le système de sortie du faisceau d'énergies élevées et les canaux de transport des faisceaux accélérés ont également été modernisés.
La tâche la plus laborieuse a été le remplacement des bobines d'excitation du magnétisme principal du cyclotron U-400M. Après le démontage de l'équipement de l'installation accélératrice et la préparation du site de travail, ces travaux ont commencé. Les travaux ont été réalisés par les spécialistes de NPO GKMP (Briansk) en collaboration avec les spécialistes de LYA. En un an, les anciennes bobines ont été démontées et une nouvelle paire de bobines, chacune composée de 11 sections, a été installée. Le poids total de chaque bobine est de 55 tonnes.
Après la fin de l'installation des bobines du magnétisme principal et leur connexion à la source d'alimentation et au système de refroidissement par eau, des mesures magnétiques ont été effectuées. Selon les résultats des mesures, le champ magnétique a été ajusté par shimming. Grâce aux shims, la première harmonique du champ magnétique a été compensée à un niveau de 3 Gauss. En plaçant des shims supplémentaires dans les vallées de la structure magnétique, il a été possible d'augmenter le champ moyen sur les rayons extérieurs et d'élargir le rayon de sortie de 10-17 mm, ce qui a augmenté l'énergie du faisceau sortant de 1 à 1,5 %.
Parallèlement, des travaux ont été réalisés pour moderniser le système de sortie. En fonction des mesures magnétiques et de l'analyse du fonctionnement de l'ancien système de sortie, un nouveau canal magnétique de focalisation MK-1 a été conçu et fabriqué. Ce nouveau canal magnétique améliorera considérablement la focalisation radiale du faisceau et compensera la refocalisation verticale du faisceau qui existait auparavant.
Après la fin des ajustements magnétiques, le remontage des équipements a commencé. Tous les éléments du cyclotron ont été vérifiés avant leur installation. Si nécessaire, les composants ont été réparés et adaptés selon la nouvelle configuration de l'équipement du cyclotron. En cas d'impossibilité de réparer ou de restaurer les anciens composants, de nouveaux ont été fabriqués. Dans le cadre du montage, la configuration de l'équipement de la chambre à vide a été modifiée.
Après l'installation de la chambre à vide et la réussite des tests à vide, les travaux d'installation des résonateurs du système d'accélération ont commencé. Les résonateurs ont reçu un nouveau système d'entraînement pour la plaque de découplage, une nouvelle construction des groupes de contacts, ainsi qu'un nouveau système de réglage de la fréquence (système automatique d'ajustement de fréquence). Après l'installation, des mesures et des calibrations ont été réalisées. Une fois que le niveau de vide de travail a été atteint dans la chambre du cyclotron, la formation du système haute fréquence a commencé.