De la fission aux nouvelles filières - Cenbg - IN2P3

évaporation de gouttelettes de LBE susceptibles de polluer le vide du tube faisceau, conséquence
de l’absence de fenêtre. En particulier le paramètre à monitorer est la hauteur de cette zone. Ceci
est réalisé par un LIDAR (LIght Detection And Ranging), un laser situé dans le tube faisceau qui
mesure par réflexion sa distance à la surface de recirculation. Cette information est utilisée pour
contrôler les pompes mécanique et magnéto-hydrodynamique réglant l’équilibre des flux entrant et
sortant du nez de la cible dont dépend la surface libre. Le niveau de cette surface est
particulièrement difficile à maintenir pendant les procédures de démarrage ou d’arrêt, ainsi que
pendant les beam trips. C’est pourquoi une seconde surface libre est maintenue dans la boucle de
spallation à environ 2.3 m au-dessus de celle de la cible.
L’absence de fenêtre implique que la cible soit sous un vide compatible avec celui de
l’accélérateur. L’unité de spallation est donc connectée au tube central du faisceau par une
canalisation pompée jusqu’à 10 -3 mbar par un système intégré. Ce système de pompage permet
également de collecter (et plus tard d’évacuer) dans des pompes à absorption les émanations
radioactives volatiles polluant le vide. De plus, la température de la surface libre est ajustée via le
débit du liquide de façon à minimiser l’évaporation excessive du LBE dans le tube accélérateur et
préserver la qualité du vide (température maximale de 450°C).
Le conditionnement du LBE est nécessaire pour afin d’inhiber la corrosion et de prévenir la
formation d’agglomérats solides d’impuretés qui pourraient boucher les canaux. La stratégie pour
limiter la corrosion consiste à maintenir le pourcentage massique d’oxygène dans le LBE à 10 -6 .
Ceci se fait par un traitement des vapeurs d’eau et d’hydrogène. Cependant l’unité de spallation
étant maintenue sous vide le traitement n’est possible que pendant les opérations de maintenance.
Du fait de la nature réductrice des produits de spallation et de l’hydrogène provenant du faisceau
de protons, l’action opposée d’ajout d’oxygène est incluse, ce qui conduit à une unité de
conditionnement dédiée. De plus, une filtration magnétique est prévue à l’entrée de la pompe
magnéto-hydrodynamique pour extraire les produits de corrosion (essentiellement des composés
de Fe et de Ni) pouvant boucher le pompe. Enfin à la surface de la seconde surface libre un
écrémage est envisagé pour retirer les résidus flottants.
Figure 14 : Détail du « nez » de la zone cible coaxiale avec surface de recirculation, photo de la
coupe transverse de la zone cible [28].
La forme particulière de cette cible et la nécessité de ne pas trop chauffer la cible dans sa
zone centrale de recirculation induit le choix d’un profil de faisceau annulaire, où le courant est
plus intense dans la couronne et moindre en son centre (figure 14).
Enfin notons que dans ce concept de cible « sans fenêtre » il existe néanmoins une
séparation entre le tube faisceau et la zone cible qui est une fenêtre d’Al froide située très en
amont de la cible.
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