Vide et Particules • Energie du Vide •Mécanique quantique ...
Le Vide Dans Les Accelerateurs
Transcript of Le Vide Dans Les Accelerateurs
-
8/15/2019 Le Vide Dans Les Accelerateurs
1/97
Le vide dans lesaccélérateurs
P. Dolégié[email protected]
Ecole des Accélérateurs – IN2P3La Londe Les Maures 11 – 16 Novembre 2007
-
8/15/2019 Le Vide Dans Les Accelerateurs
2/97
P. Dolégiéviez - Le vide - Ecole des accélérateurs – Novembre 2007 2
sommaire
1. Généralités
2. Eléments de théorie
3. Technologie du vide4. Exemples de systèmes de vide :
le Ganille projet Spiral 2 : contraintes particulières
-
8/15/2019 Le Vide Dans Les Accelerateurs
3/97
P. Dolégiéviez - Le vide - Ecole des accélérateurs – Novembre 2007 3
Qu’est ce que le vide ?
Petit Larousse : espace où les particulesmatérielles
sont fortement raréfiées (P < Patmosphérique)
nv < 2,5 . 10 19 molécules/cm 3
Technique du vide : technologie mise en œuvre pourobtenir et maintenir des pressions < Patm.
1. Généralités
-
8/15/2019 Le Vide Dans Les Accelerateurs
4/97P. Dolégiéviez - Le vide - Ecole des accélérateurs – Novembre 2007 4
unités de pressionutilisées dans le domaine du vide :
le Pascal (SI) (1N/m2)
le mbar (UE)le Torr (US)le mmHg .. (=1Torr)
1 Torr = 133,3 Pa
1. Généralités
1 Pa = 10-2 mb1hPa = 1 mb
avant d’aller plus loin
-
8/15/2019 Le Vide Dans Les Accelerateurs
5/97
P. Dolégiéviez - Le vide - Ecole des accélérateurs – Novembre 2007 5
Les limites doivent être considérées comme approximative
de 105 à 102 Pa : vide industriel ou vide primairePas d’influence des parois – régime d’écoulement turbulentlaminaire
de 102 à 10-1Pa :vide moyenVariation de la viscosité et de K – régime laminaire oumoléculaire suivant les dimensions de l’enceinte à vide
de 10-1à 10-5 Pa :vide pousséLes phénomènes de surface interviennent – régimed’écoulement moléculaire
< 10-5 Pa :ultra-vide
Domaine des faibles concentrations moléculaire – phénomède surface – technologie ultra-vide
Domaines de pression
1. Généralités
-
8/15/2019 Le Vide Dans Les Accelerateurs
6/97
P. Dolégiéviez - Le vide - Ecole des accélérateurs – Novembre 2007 6
1/ Le vide : tout autour de nous
-
8/15/2019 Le Vide Dans Les Accelerateurs
7/97
P. Dolégiéviez - Le vide - Ecole des accélérateurs – Novembre 2007 7
Altitude (Km) P (hPa)
Niveau de la mer 0 1013Sommet Mont-Blanc 4.8 560Altitude des jets 15 120
Satellites géostationnaires 35800 2.10-5
Au voisinage du sol lunaire 0 5.10-7
A l’altitude de la lune 384000 5.10-9
Dans notre galaxie (estim.) 10-15 -10-17
Espace inter-galactique (estim.) 10-22 -10-24
P => exp- h
Pexp~ 10-12hPa
1/ Le vide : tout autour de nous
-
8/15/2019 Le Vide Dans Les Accelerateurs
8/97
P. Dolégiéviez - Le vide - Ecole des accélérateurs – Novembre 2007 8
1/ Composition de l’air atmosphérique sec
Concentration(%)
Pression partielle(mbar)
Azote N2 78 780
Oxygène O2 21 210Argon Ar 0.93 9.3
Gaz carbonique C02 0.03 0.3Néon Ne 0.0018 1.8 10-2
Hélium He O.OOO5 5 10-3
Krypton Kr 0.0001 1 10-3
Hydrogène H2 0.00005 5 10-4
Xénon Xe O.000006 6 10-5
ε = 65%Pp(H20)=15 m
∑= PT PP ∑= PT PP
-
8/15/2019 Le Vide Dans Les Accelerateurs
9/97
P. Dolégiéviez - Le vide - Ecole des accélérateurs – Novembre 2007 9
1/ Le vide : pourquoi faire ?
Domaine d’application étendu choix d’une technologi
-
8/15/2019 Le Vide Dans Les Accelerateurs
10/97
P. Dolégiéviez - Le vide - Ecole des accélérateurs – Novembre 2007 10
perte du faisceau par collision avec le gaz résiduelperte du faisceau par collision avec le gaz résiduel
Collisions élastiquesCollisions inélastiques :perte d’energieéchange de charges avec le gaz résiduel
1/ Le vide : pourquoi faire ?
limiter les interactions du faisceau avec le gaz résidudans les accélérateurs de particules :
permettre le fonctionnement de systèmes spécifiques• les sources de particules• les systèmes HT (cavités accélératrices HF..)• les cryosystèmes (cavités HF supra, cryomagnétisme, détecteurs..)
Sourcesyst. accélérateur
transport
cible / détection
-
8/15/2019 Le Vide Dans Les Accelerateurs
11/97
-
8/15/2019 Le Vide Dans Les Accelerateurs
12/97
P. Dolégiéviez - Le vide - Ecole des accélérateurs – Novembre 2007 12
2.2/ Description macroscopique :loi des gaz parfaits
Hypothèses : gaz permanents et vapeurs éloignées desconditions de liquéfaction
Loi d’AvogadroM = 29.d M: masse molaired: densité du gaz(273K / 1 atm.)
des volumes égaux de gaz différents (mêmes cond. de T et P)contiennent le même nb. de molécules
dans les conditions normales(TPN) une mole de gaz occupe 22,4l econtientN molécules
avecN A = 6,02. 1023 molécules
Soit aux conditions TPN une densité moléculairen =N A / V = 2,7 1019molécules/cm3
Conditions TPN : T 0 = 273,15 KP0 = 1 atm = 1013,25 hPa
-
8/15/2019 Le Vide Dans Les Accelerateurs
13/97
P. Dolégiéviez - Le vide - Ecole des accélérateurs – Novembre 2007 13
Evolution du nb. de molécules avec la pression et la température
Transformation isotherme : PV = cte (loi de Mariotte)Transformation isobare : V/T = cte (loi de Gay LussTransformation isochore : P/T = cte (loi de Charles)
Un gaz vérifiant les trois lois précédentes serait soumis à la loi d’état : P
2.2/ Description macroscopique : Loi des gaz pa
P1,V1,T1 P2,V2=V1,T2 P3=P2,V3,T3
V=cte P=cte
P2 = (P1/T1)T2 V3 = (V2/T2)T3
P2 V3 = P1V2 (T3/T1)P3 V3 =(P1V1)/T1T3
P V = R T
R = constante des gaz parfaits = 8,314 J / K.mole
PV a la dimension d’uénergie (Ep)
-
8/15/2019 Le Vide Dans Les Accelerateurs
14/97
P. Dolégiéviez - Le vide - Ecole des accélérateurs – Novembre 2007 14
pour n moles P V = n R T
en introduisant le nb. de molécules N = nN A P V = N (R/N
A ) T
cte de Boltzmannk = 1,381.10-23 J/K (par molécule)
Soit P V = N k T ouP = n V k T avec nV densité moléculaire
la pression est proport. à la densité moléculaire …
2.2/ Description macroscopique : Loi des gaz p
loi des gaz parfaits => description macroscopique
la pression résulte de l’ensemble des chocs des moléculessur les parois (1 Pa = 1 N/m2)
notion de pressions partiellesdiminuer la pression revient à réduire le nombre demolécules ou leur vitesse (T)
loi des gaz parfaits => description macroscopique
la pression résulte de l’ensemble des chocs des moléculessur les parois (1 Pa = 1 N/m2)
notion de pressions partiellesdiminuer la pression revient à réduire le nombre demolécules ou leur vitesse (T)
2 3/ D i ti i ithé i i éti d
-
8/15/2019 Le Vide Dans Les Accelerateurs
15/97
P. Dolégiéviez - Le vide - Ecole des accélérateurs – Novembre 2007 15
2.3/ Description microscopique :théorie cinétique desgaz
basée sur les hypothèses :
gaz constitué d’un très grand nombre de particules ddimensions très faibles et indépendantes les unes deautresmouvement incessant et aléatoire des molécules dedont la vitesse (Ecinétique) dépend de la température dugazcollisions élastiques et trajectoires rectilignes entredeux chocs (inter-moléculaires ou avec les parois)
basée sur les hypothèses :
gaz constitué d’un très grand nombre de particules ddimensions très faibles et indépendantes les unes deautresmouvement incessant et aléatoire des molécules de dont la vitesse (Ecinétique) dépend de la température dugazcollisions élastiques et trajectoires rectilignes entredeux chocs (inter-moléculaires ou avec les parois)
-
8/15/2019 Le Vide Dans Les Accelerateurs
16/97
P. Dolégiéviez - Le vide - Ecole des accélérateurs – Novembre 2007 16
Vitesse la plus probable(maximum de la distributio
Vitesse moyenne arithmétique
Vitesse quadratique moyenne
fv
vT’ > T
T
vp
M
RT v p
2=
M
RT vm
π
8=
M
RT vc
3=
à 20°C, v p ~400 m/s (N 2 )
v p ~1500 m/s (H 2 ) 5400 km/h …
2.3/ Distribution des vitesses (Maxwell – Boltz
Importance de la nature dugaz dans les calculs
d’écoulement aux bassespressions
-
8/15/2019 Le Vide Dans Les Accelerateurs
17/97
P. Dolégiéviez - Le vide - Ecole des accélérateurs – Novembre 2007 17
2.3/ Pression et densité moléculaire
La force de pression résulte des chocs des molécules sur les parois. Si lesmolécules et les parois sont à la même T° => pas d’échange d’énchocs élastiques
D’où la force de pression = variation de la qtté de mouvement => 2mSoit la pressionP = 2mv.G avec G nb de choc.s-1.m-2
Pour un cube de volume unitaire, toutes les directions de v sontéquiprobables. Le nb de chocs sur une des 6 faces du cube est
G = nv (v/6) avec nv densité moléculaire
d’où P = 1/3 . nv . m . v2
en prenant la vitesse quadratique moyenne vc
P = n v . K . T
Pour P = 10 -11 Pa technologie XHV ( ~ limite exp.)
à 293 K , il reste 2500 molécules/cm 3 …
-
8/15/2019 Le Vide Dans Les Accelerateurs
18/97
P. Dolégiéviez - Le vide - Ecole des accélérateurs – Novembre 2007 18
2.3/ Chocs sur les parois
Le choc d’une particule gazeuse avec une paroi ne suit pade la réflexion (boule de billard)
La particule séjourne sur la parois ( avec untemps de séjourτs )puis est ré-émise dans une direction avec une probabilitédonnée par la loi de Lambert
α v
V0V = V 0 cos α
Fondamental pour le calcul deécoulements gazeux à très
basses pressions (lm> d)écoulement gazeux difficile à
basses pressions (régimemoléculaire)
-
8/15/2019 Le Vide Dans Les Accelerateurs
19/97
P. Dolégiéviez - Le vide - Ecole des accélérateurs – Novembre 2007 19
2.3/ temps de séjour sur la parois
E dépend de la nature du gaz et de la parois
N2 2 à 3 kcal/moleH2O 10 à 25 kcal/moleH/H2 sur Fe 32 kcal/mole physisorptionchimisorption adsorption
τ séjour=τ0 exp (E / RT)avec E : chaleur d’adsorption
t0 : période d’oscillation de la molécule adsorbée (~10-13s à 20°C)
temps de séjourτ court écoulement en RM
τ long phénomènes de surface
τ très long piège pour les gaz
-
8/15/2019 Le Vide Dans Les Accelerateurs
20/97
P. Dolégiéviez - Le vide - Ecole des accélérateurs – Novembre 2007 20
2.3/ libre parcours moyen
PT k
d d nlm
..
2..
1
2...
122 π π
==
Lm définition du videpoussé
(intéraction des molécules dgaz avec les parois, régime
d’écoulement)
-
8/15/2019 Le Vide Dans Les Accelerateurs
21/97
P. Dolégiéviez - Le vide - Ecole des accélérateurs – Novembre 2007 21
2.3/ temps de formation d’une monocouche
Cas idéal, permet d’apprécier la propreté d’une surface(en terme de quantité de gaz)Taux d’incidence ou nb de chocs de molécules par unité de temps et d
n = ¼ . nV
. Vm
(théorie cinétique)
Pour former une monocouche , il faut un temps :τ =μ s / n (μ s nb de molécules par unité de
surface)
pour des molécules alignées :μ s = 1 / d² ( d diamètre de la moléculed
nb. de molécules pour une monocouche (pour N 2 : μ s = 7.10 18 /m 2 )
( ) RT M
nd nvm.2
41τ
2s π μ ==
pour N 2 à 3OOK τ = 2,5s à 10 -4 Pa
~7h à 10 -8
Pa
-
8/15/2019 Le Vide Dans Les Accelerateurs
22/97
P. Dolégiéviez - Le vide - Ecole des accélérateurs – Novembre 2007 22
2.3/ accomodation
T gaz T paroi échange d’énergie entre le gaz et laparoi≠
T i
T R1 T R2
T p
T p
Le coefficient d’accommodationdéfinit la capacité d’une paroi échanger de l’énergie avec une
molécule de gaz (modifier sa T
ip
iR
TTTT
−−=α
dans les cryopompes, optimisation ducoefficientα ( 1) et de la géométrie des
surfaces froides pour ‘thermaliser’ le gaz
-
8/15/2019 Le Vide Dans Les Accelerateurs
23/97
P. Dolégiéviez - Le vide - Ecole des accélérateurs – Novembre 2007 23
2/3 probabilité de transfert (régime moléculai
Prise en comptedu coefficient decollage s
P T = 2,5 .10 -3
stat. 10 6 particules
s = 1
Φ = L/10
P T = 0,1
s = 0Simulation de laprobabilité detransfert des
molécules de gaz dansune structure (régime
d’écoulementmoléculaire)
-
8/15/2019 Le Vide Dans Les Accelerateurs
24/97
P. Dolégiéviez - Le vide - Ecole des accélérateurs – Novembre 2007 24
2.4/ Bilan des flux gazeux
P
tLog/Log
pompage en volume P(t) = P0 exp -(Seff/V . t)phénomènes de ‘surface’ (dégazage) : désorpt
Analyse de la descente en pressionAnalyse de la descente en pression
diffusion
perméation
lafuite !
-
8/15/2019 Le Vide Dans Les Accelerateurs
25/97
P. Dolégiéviez - Le vide - Ecole des accélérateurs – Novembre 2007 25
2.4/ Bilan des flux gazeux
Analyse de la descente en pression : aspect qualitatifAnalyse de la descente en pression : aspect qualitatif
évolution type de la composition du vide résiduel d’un
système UHV
-
8/15/2019 Le Vide Dans Les Accelerateurs
26/97
P. Dolégiéviez - Le vide - Ecole des accélérateurs – Novembre 2007 26
fuite
matériau
conception
diffusion
perméation
vaporisation
désorption• statique• induite par le faisceau
• directement• indirectement
Q
procédé
fuites ‘virtuelles’ (Δn C )
pompage
2.4/ Bilan des flux gazeux
-
8/15/2019 Le Vide Dans Les Accelerateurs
27/97
P. Dolégiéviez - Le vide - Ecole des accélérateurs – Novembre 2007 27
2.5/ Phénomènes de surface
Prise en charge par le système de vide d’un corps àl’état gazeux ou vapeu
* phase gazeuse d’un corps solide ou liquide à P et T donn
Diagramme de phases
P
T
solide
gazeux
liquideliquéfaction
condensation Utilisation sous vide de
corps non volatils (à
basses tension devapeur) auxtempératuresd’utilisation
sublimation
vaporisation
-
8/15/2019 Le Vide Dans Les Accelerateurs
28/97
P. Dolégiéviez - Le vide - Ecole des accélérateurs – Novembre 2007 28
2.5/ Phénomènes de surface
T (K)
10-3 Pa/200°Cidem pour Mg à 29
1,8
cryocondensation
-
8/15/2019 Le Vide Dans Les Accelerateurs
29/97
P. Dolégiéviez - Le vide - Ecole des accélérateurs – Novembre 2007 29
phènomènesendothermique
Fuite d’eau sous vide :
2.5/ Phénomènes de surface
l’eau et le vide
• quantité d’eau importante
• micro fuite sur uncircuit de
refroidissementévaporation en
empruntant de lachaleur à l’eaurestante => formationde glaçon => bouchagepartiel de la fuite =>
sublimation de la glace
-
8/15/2019 Le Vide Dans Les Accelerateurs
30/97
P. Dolégiéviez - Le vide - Ecole des accélérateurs – Novembre 2007 30
2.5/ Phénomènes de surface
)21(. PP f eS
J q gp −=
LaLaperméationperméationLes corps solides ne sont pas des obstacles aux gaz. Les gaz ptraverser les corps solides suivant un processus complexe :
•Adsorption de la molécule sur la parois externe•Dissociation de la molécule•Dissolution dans le réseau•Diffusion•Recombinaison sur la parois interne•Désorption sous vide
-
8/15/2019 Le Vide Dans Les Accelerateurs
31/97
P. Dolégiéviez - Le vide - Ecole des accélérateurs – Novembre 2007 31
2.5/ Phénomènes de surface
Absorption des gaz parphysisorption largement utilisé en technique du videlargement utilisé en technique du vide pour pour pièger pièger les molécules de gaz résiduel les molécules de gaz résiduel
Principaux absorbants utilisés :• Zéolites• Silica-gel• Charbon actif
sous forme de fibres(V. Baglin CERN)
X25
X 10000
V. Anashin et al. Vacuum 75 (2004) 293-299
Charbon actif : le meilleur absorbant• 1000 à 1700 m2/g porosité qq diz. 10-10m• utilisation sous forme de batonnets(diam. 3 mm, L: 4 à 5 mm)
-
8/15/2019 Le Vide Dans Les Accelerateurs
32/97
2 5/ Phé è d f
-
8/15/2019 Le Vide Dans Les Accelerateurs
33/97
P. Dolégiéviez - Le vide - Ecole des accélérateurs – Novembre 2007 33
2.5/ Phénomènes de surface
Cryosorption de l’H2 sur charbonactif refroidi à 20 K (couplagethermique par collage sur la
source cryogénique)
Étage 20K sur cryopompe DN800 (CSS – Ganil)
2 5/ Phé è d f
-
8/15/2019 Le Vide Dans Les Accelerateurs
34/97
P. Dolégiéviez - Le vide - Ecole des accélérateurs – Novembre 2007 34
q t g ∝ 1
DésorptionDésorption-- dégazagedégazage élastomères
plastiques
métaux
q t g ∝ 1
qt g
∝ 1
Évolution du dégazage sous vide
Élastomères et plastiques :Qg (t = 0)et
Métaux : Qg (t = 0)et
2.5/ Phénomènes de surface
Phénomène limitant l’obtentiondes basses pressions
2 6/ fl d d d
-
8/15/2019 Le Vide Dans Les Accelerateurs
35/97
P. Dolégiéviez - Le vide - Ecole des accélérateurs – Novembre 2007 35
Taux de désorptionTaux de désorption
après nettoyage et 100h de mise sous vide
Métaux (inox) qq. 10-8 Pa.m.s-1 (qq. 10-11mb.l.s-1.cm-2)élastomères qq.10-4 Pa.m.s-1
+ traitement thermique (étuvage 120°C)Métaux (inox) qq. 10-9 Pa.m.s-1élastomères (viton) qq.10-6 Pa.m.s-1
étuvage 300°C in-situMétaux (inox) qq. 10-11Pa.m.s-1
2.6/ flux gazeux : ordres de grandeur
2 6/ fl g é l
-
8/15/2019 Le Vide Dans Les Accelerateurs
36/97
P. Dolégiéviez - Le vide - Ecole des accélérateurs – Novembre 2007 36
( )eff
pollution fuitestimulé dég process perméationgu
S
QQQQQst qt P ∑ +++++= .).()(
choix des matériaux, optimisation des surfaces, nettoyage des s
choix matériaux (technologie tt métal), épaisseu
à évaluer à limiter
efficacité du système en terme de po
2.6/ flux gazeux : conséquences sur la concep
2 7/ Eco lement des g
-
8/15/2019 Le Vide Dans Les Accelerateurs
37/97
P. Dolégiéviez - Le vide - Ecole des accélérateurs – Novembre 2007 37
2.7/ Ecoulement des gaz
nb. de Reynolds
Flux gazeux (Pa.m3.s-1) RT
MQ
d πη
4Re =
V qPQ .=
Détermination des régimes d’écoulement gazeuxDétermination des régimes d’écoulement gazeux
Turbulent Re > 2200 Q > 2,6 103 d (air 20°C)
Re < 1200 Q < 1,4 103 dd/lm > 80
d/lm < 3
Laminaire
Moléculaire
2 7/ écoulement des gaz : notion de conductan
-
8/15/2019 Le Vide Dans Les Accelerateurs
38/97
P. Dolégiéviez - Le vide - Ecole des accélérateurs – Novembre 2007 38
En régime permanent, le nb. de molécules N’ par unité de temps traverse un plan de canalisation estΔnN’ = C (n1-n2)
Pour un ensemble isotherme :N’kT = C(n1kT – n2kT)
= C (P1-P2)
En notant que N’= n qVP qV = C (P1-P2)Q = C .ΔP (avec C en m3.s-1) C = 1/Z = Q /ΔP
∝
N’n1n2
Combinaison des circuits• en série
• en parallèle ∑= i iC C ∑= i
iC C 11
2.7/ écoulement des gaz : notion de conductan
2 7/ écoulement des gaz : notion de conductan
-
8/15/2019 Le Vide Dans Les Accelerateurs
39/97
P. Dolégiéviez - Le vide - Ecole des accélérateurs – Novembre 2007 39
dL
P1 P2
2.7/ écoulement des gaz : notion de conductan
exemple deconductances C : tubede section circulaire
⎟ ⎠ ⎞
⎜⎝ ⎛ +=
212821
4 PP L
d C
η π
Régime laminaire
ex :d= 2cm, L=1mRL :ΔP = 104 Pa => c = 2,2 m3.s-1
ΔP = 102 Pa => c = 2,2 10-2 m3.s-1RM : => c = 9,8 10-4 m3.s-1
Ld
M RT
C 32
61 π =
Régime moléculaire
En régime moléculaire, pour un une température donnée, la
conductance ne dépend que de
géométrie de l’élément decanalisation
En régime d ’écoulement moléculaireutiliser des canalisations courtes et degrands diamètres pouroptimiser lesconductances
2 7/ écoulement des gaz
-
8/15/2019 Le Vide Dans Les Accelerateurs
40/97
P. Dolégiéviez - Le vide - Ecole des accélérateurs – Novembre 2007 40
2.7/ écoulement des gaz
Conductance etConductance etdébit volume effectifdébit volume effectif
conductance : facteur limitantla vitesse de pompage effective
S eff / q v
C / q v
qv : débit volume de la pompeC : conductance de raccordement dela pompe sur l’enceinteS eff : débit volume effectif sur
l’enceinte
111
−
⎟⎟ ⎠ ⎞
⎜⎜
⎝ ⎛ +=
C qS
veff
cher le l.s- 1 de pompage !
2 7/ écoulement des gaz
-
8/15/2019 Le Vide Dans Les Accelerateurs
41/97
P. Dolégiéviez - Le vide - Ecole des accélérateurs – Novembre 2007 41
C2Q
C2
LlqP gu ==Δ ..
⎥⎥⎥
⎦
⎤
⎢⎢⎢
⎣
⎡
+ −=CL2x
Cx
lqPxP2
gu0 ..)(
P0 Pmax P0
Pour une géométrie fixée,ΔP ne dépend que du dégazage du tuberéduire le taux de désorption (traitement de surface, conditio
propreté)pompage réparti
2.7/ écoulement des gaz
cas particulier des accélérateurs de particules : dégazage récas particulier des accélérateurs de particules : dégazage rétitiLongues canalisations en vide poussé => prise en compte de la condu
du tube de faisceau et du dégazage du matériau
2 7/ écoulement des gaz
-
8/15/2019 Le Vide Dans Les Accelerateurs
42/97
P. Dolégiéviez - Le vide - Ecole des accélérateurs – Novembre 2007 42
2.7/ écoulement des gaz
ruban NEG
Electron Beam
Cooling and Heating channels NEG coating
LHC vacuum chamber section
dépôt NEG
dégazage réparti => une solution : lepompage réparti
3/ Technologie : les moyens de pompage
-
8/15/2019 Le Vide Dans Les Accelerateurs
43/97
P. Dolégiéviez - Le vide - Ecole des accélérateurs – Novembre 2007 43
pompes
Pompes à transfertPompes à transfertPompes à fixationPompes à fixation
Pompes volumétriquesPompes volumétriques Pompes cinétiquesPompes cinétiques
à oscillations
à pistons
à palettes
à spirales
à becs
Roots
à parois mobiles à fluide moteur
moléculairesturbomoléculaires
à diffusion
cryogéniquesrotatives
à membranes
ioniques
sublimateurs
NEG
3/ Technologie : les moyens de pompage
Classification parClassification parprincipe physiqueprincipe physique
3/ Les moyens de pompage
-
8/15/2019 Le Vide Dans Les Accelerateurs
44/97
P. Dolégiéviez - Le vide - Ecole des accélérateurs – Novembre 2007 44
3/ Les moyens de pompage
Le débit-volume qv = f(P, gaz)La pression limiteLa pression d’amorçageLe taux de compression
pompes à transfert de flux
k = Pref / Pasp= f (P, gaz)Critères spécifiques au process• peu contaminante (technologie sèche)• pompage sélectif ou non• pas de vibration (paliers magnétiques)• critères de maintenance (zone INB)• …• coût (investissement, maintenance)
Caractéristiques principales des pompes à vide, critères deCaractéristiques principales des pompes à vide, critères dexx
3/ Les moyens de pompage : les pompes à tran
-
8/15/2019 Le Vide Dans Les Accelerateurs
45/97
P. Dolégiéviez - Le vide - Ecole des accélérateurs – Novembre 2007 45
-fiable, faible coût
- présence d’huile
3/ Les moyens de pompage : les pompes à tran
Pompe volumétrique rotative
Pl ~10-1
PaNon sélectivePrésence d’huile (joint dynamique,
lubrifiant ,refroidissement)Pl limitée par Qf et Qdég. Huile(T !!)
Pompe à palettesPompe à palettes
3/ Les moyens de pompage : les pompes à tran
-
8/15/2019 Le Vide Dans Les Accelerateurs
46/97
P. Dolégiéviez - Le vide - Ecole des accélérateurs – Novembre 2007 46
Pompe volumétrique sans huilePl~10-2 PaDébit-volume élevéPas de film d’huile => K ~ 50Couplage à une pompe primaire
- débits-volumes élevés,robustes
PompePompeRootsRoots
3/ Les moyens de pompage : les pompes à tran
3/ Les moyens de pompage : les pompes à tran
-
8/15/2019 Le Vide Dans Les Accelerateurs
47/97
P. Dolégiéviez - Le vide - Ecole des accélérateurs – Novembre 2007 47
Pompe à diffusion d’huilePompe à diffusion d’huileJet supersonique de molécules lourdes
collisions avec le gazdirection privilégiée du gaz
vers la zone HP
Pmax~1 Pa Pl ~10-5 Pa (Pv huile..)
- robustes, faible coût de maintenance- risque de pollution
retrodiffusionincident
3/ Les moyens de pompage : les pompes à tran
3/ Les moyens de pompage : les pompes à tran
-
8/15/2019 Le Vide Dans Les Accelerateurs
48/97
P. Dolégiéviez - Le vide - Ecole des accélérateurs – Novembre 2007 48
Pmax~ 1Pa Pl->UHVK dépend de de vrotorCouplage à une pompe primaire
M
- pompage propre (magnétique)- pompage à transfert de flux- évolution vers des pompes moisélectives (H2)
vrotor
PompesPompesturbomoléculairesturbomoléculairesPompes cinétiques à parois mobiles
3/ Les moyens de pompage : les pompes à tran
3/ Les moyens de pompage : les pompes à tran
-
8/15/2019 Le Vide Dans Les Accelerateurs
49/97
P. Dolégiéviez - Le vide - Ecole des accélérateurs – Novembre 2007 49
Σq P S g x x= .
Pq
S g eff 1 1=∑
22 eff
g
S q
P ∑=
Couplage des pompes à transfert de fluxCouplage des pompes à transfert de flux
Dans un circuit en série, il y a conservation du flux
q g∑
y p p g p p
3/ Les moyens de pompage : les pompes à fixa
-
8/15/2019 Le Vide Dans Les Accelerateurs
50/97
P. Dolégiéviez - Le vide - Ecole des accélérateurs – Novembre 2007 50
y p p g p p
la pompe à sublimation de titanela pompe à sublimation de titanePrincipe :Principe :un film de Titane sublimé est
déposé sur une paroi et capture parchimisorption les particules gazeuses(formation d’un composé chimiquestable -hydrure, nitrure, oxyde)Les gaz nobles sont mal pompés(physisorption ou enterrement)
222
22
22
2
22
HTiOTiTiHOTiTi2OH
HTiTiH
COTiTiCO
COTiTiCO
NTi2Ti2 N
OTiTiO
+→+↑+→+→+→+
→+→+
→+
qv = 1,15 (T/M)1/2 . A. s
avec A surface du film actifet s probabilité d’adsorption du gaz
Capacité d’aspiration d’une couche ‘fraiche’
3/ Les moyens de pompage : les pompes à fixa
-
8/15/2019 Le Vide Dans Les Accelerateurs
51/97
P. Dolégiéviez - Le vide - Ecole des accélérateurs – Novembre 2007 51
la pompe à sublimation de titanela pompe à sublimation de titaneSaturation du film avec la pression
Pmax UHV
pompe sèchedébits volumes importantssimple
très sélectivefilament chaufféremontée de pression au flash
renouvellement d’un dépôt de Ti (flash)fréq = f(P)
~1flash/h@10-8 hPa
y p p g p p
3/ Les moyens de pompage : les pompes à fixa
-
8/15/2019 Le Vide Dans Les Accelerateurs
52/97
P. Dolégiéviez - Le vide - Ecole des accélérateurs – Novembre 2007 52
la pompe à getter (non évaporable)la pompe à getter (non évaporable)- Pompage paradsorptionsur un matériau getter
suivi d’unediffusiondans le matériau.- getter sous forme de ruban (alliage 84% Zr – 16% Al)- le getter estactivéà haute température par
effet joule (700°C puis 400°C)- les gaz rares et CH4 ne sont pas pompés
- vide propre,- simple- intégrable (pompage réparti)- faible qv saturation- activation à haute T°
- très sélectiveH 2 pour UHV
y p p g p p
3/ Les moyens de pompage : les pompes à fixa
-
8/15/2019 Le Vide Dans Les Accelerateurs
53/97
P. Dolégiéviez - Le vide - Ecole des accélérateurs – Novembre 2007 53
y p p g p p
la pompe à getter (non évaporable)la pompe à getter (non évaporable)
• méthode de déposition du getter dans la chambre à vide• réduction T° d’activation du dépôt (chambres Al extrudées)• qualité mécanique et chimique du dépôt
recherche depuis 1995 (CERN) sur :
couche de Ticouche de Ti--ZrZr--V ( ~ 1,5V ( ~ 1,5μμm)m)dépôt par pulvérisationdépôt par pulvérisation
cathodique magnétroncathodique magnétronT°T°actact 200°C200°C
-
8/15/2019 Le Vide Dans Les Accelerateurs
54/97
3/ Les moyens de pompage : les pompes à fixa
-
8/15/2019 Le Vide Dans Les Accelerateurs
55/97
P. Dolégiéviez - Le vide - Ecole des accélérateurs – Novembre 2007 55
la pompe à getter (non évaporable)la pompe à getter (non évaporable)le dépôt NEGle dépôt NEG
- vide propre- pompage réparti- surface de pompage importante- réduction du dégazage statique et stimulé- limite les équipements de pompage
- débit volume- saturation- activation à haute T°- très sélective- durée de vie (30-50 cycles)
Utilisation UHV (synchrotrons , LHC)
Adapté aux faiblesconductances et au
dégazage stimulé dans les
synchrotrons
3/ Les moyens de pompage : les pompes à fixa
-
8/15/2019 Le Vide Dans Les Accelerateurs
56/97
P. Dolégiéviez - Le vide - Ecole des accélérateurs – Novembre 2007 56
Décharge entre anode et cathode en Ti sous B- ionisation du gaz par les électrons- pompage ionique par la cathode (absorption par
implantation , gaz rares inclus)- impact => pulvérisation de Ti- pompage par chimisorption sur le film de Ti
la pompe ioniquela pompe ionique
3/ Les moyens de pompage : les pompes à fixa
-
8/15/2019 Le Vide Dans Les Accelerateurs
57/97
P. Dolégiéviez - Le vide - Ecole des accélérateurs – Novembre 2007 57
Pmax UHV
1−∝ P
- vide propre, pas de vibrat- maintenance, mesure de P
- faible qv , pompe lourde- durée de vie- effet mémoire
la pompe ioniquela pompe ionique
-
8/15/2019 Le Vide Dans Les Accelerateurs
58/97
-
8/15/2019 Le Vide Dans Les Accelerateurs
59/97
3/ Les moyens de pompage : les pompes à fixa
-
8/15/2019 Le Vide Dans Les Accelerateurs
60/97
P. Dolégiéviez - Le vide - Ecole des accélérateurs – Novembre 2007 60
le cryopompage : sources froidesle cryopompage : sources froidesleslescryogénérateurscryogénérateurs
Système en cycle ferméconstitué parun compresseur héliumun circuit d’hélium
pressuriséune tête froide(cryogénérateurs)
• Refroidissement par détente d’hélium:couplage mécanique à l’utilisation• Circulation du gaz en alternance sur unmatériau regénérateur (stockage etrestitution de la chaleur)
3/ Les moyens de pompage : les pompes à fixa
-
8/15/2019 Le Vide Dans Les Accelerateurs
61/97
P. Dolégiéviez - Le vide - Ecole des accélérateurs – Novembre 2007 61
- Couplage du
cryogénérateur aucompresseur par circuitpressurisé- Utilisation d’hélium pur
le cryopompage : sources froidesle cryopompage : sources froidesleslescryogénérateurscryogénérateurs
3/ Les moyens de pompage : les pompes à fixa
-
8/15/2019 Le Vide Dans Les Accelerateurs
62/97
P. Dolégiéviez - Le vide - Ecole des accélérateurs – Novembre 2007 62
le cryopompage : sources froidesle cryopompage : sources froidesfluides cryogéniques(LHe,LN2)
+ puissance cryogénique, fiabilité- gestion des cryofluides
cryogénérateurs: détente d’hélium associée à unecirculation sur des regénérateurs+ autonomie- vibrations- puissance limitée* ~12W @ 20K65W @ 80K
qq W @ 4K
3/ Les moyens de pompage : les pompes à fixa
-
8/15/2019 Le Vide Dans Les Accelerateurs
63/97
P. Dolégiéviez - Le vide - Ecole des accélérateurs – Novembre 2007 63
Φ 200 mm4 m3.s-1 (H2O)1,5 m3.s-1 (N2)2 m3.s-1 (H2)
5W @ 20K
20W @ 77K
qv élevé
regénération, vibrations, qvHe
Pmax* ~10-4 hPa Pl -> UHV
CryopompeCryopompeàà cryogénérateurcryogénérateur2 étages froids
80 K écrans T°H20 , CO215 K N2 , O2 , Ar , CO
CA sur 20 K H2
3/ La mesure du vide
-
8/15/2019 Le Vide Dans Les Accelerateurs
64/97
P. Dolégiéviez - Le vide - Ecole des accélérateurs – Novembre 2007 64
Mesure de la pression totale : les manomètresMesure de la pression totale : les manomètresmécaniques
hydrostatiquesthermiquesà viscositéà ionisation
Mesure des pressions partielles : les analyseurs Mesure des pressions partielles : les analyseurs à séparation magnétiqueà séparation quadripolaire
P = F/S (indép. du gaz)l = f(P)
friction avec le gaz = f(P)Pic ∝
3/ La mesure du vide
-
8/15/2019 Le Vide Dans Les Accelerateurs
65/97
P. Dolégiéviez - Le vide - Ecole des accélérateurs – Novembre 2007 65
à membranepiézorésistif (dépôt Si)capacitif
•• manomètre à effet mécanique P* > 1manomètre à effet mécanique P* > 1hPahPa
manomètres de Bourdon
3/ La mesure du vide
-
8/15/2019 Le Vide Dans Les Accelerateurs
66/97
P. Dolégiéviez - Le vide - Ecole des accélérateurs – Novembre 2007 66
• manomètre thermique : la jauge demanomètre thermique : la jauge dePiraniPiraniC’est une jauge à filament (W, Pt) alimenté à courant constant. diminution des échanges thermiques lorsque P diminue se tradu
une variation de sa résistance. gamme : 50 – 10-3
hPa
• la jauge à viscositéla jauge à viscosité
Mesure de la décélération d’une bille,maintenue en lévitation magnétique, pfriction sur le gaz résiduel.
gamme : 10-2 – 10-6 hPa
étalon secondaire
3/ La mesure du vide
-
8/15/2019 Le Vide Dans Les Accelerateurs
67/97
P. Dolégiéviez - Le vide - Ecole des accélérateurs – Novembre 2007 67
M
particules ioni santes (e )
Ic
collecteur
• lm > d enceinte 1 Pa - 10 -10 Pa
• pour une géométrie donnée, la sensibilitédépend de la nature du gaz
s = (I c / I e- ) . 1/P (10 – 40 mb -1)
•• manomètres à ionisationmanomètres à ionisationIonisation du gaz résiduel
collecte et mesure ducourant ionique
nv
P
3/ La mesure du vide
-
8/15/2019 Le Vide Dans Les Accelerateurs
68/97
P. Dolégiéviez - Le vide - Ecole des accélérateurs – Novembre 2007 68
•• manomètre demanomètre dePenningPenning(cathode froide)(cathode froide)Ionisation du gaz par les électronslibres accélérés sous HT
10-2 – 10-7 hPa
Amélioration :magnétron
10-2 – 10-10hPa
3/ La mesure du vide
-
8/15/2019 Le Vide Dans Les Accelerateurs
69/97
P. Dolégiéviez - Le vide - Ecole des accélérateurs – Novembre 2007 69
•• manomètre de Bayardmanomètre de Bayard––AlpertAlpert(cathode chaude)(cathode chaude)
Ionisation par les électrons émispar un filament (cathode) etaccélérés par une grille (anode).Les ions sont recueillis sur le
collecteur.10-3 – 10-10hPa
extension à 10-13hPa
avec les jauges BA à modulateur
3/ La mesure du vide
-
8/15/2019 Le Vide Dans Les Accelerateurs
70/97
P. Dolégiéviez - Le vide - Ecole des accélérateurs – Novembre 2007 70
Sensibilité desSensibilité desmanomètres à ionisationmanomètres à ionisationsuivant la nature du gazsuivant la nature du gaz
X 5
Si gaz résiduel 100% HePvraie= Pluex 5
• Nécessité de connaître la nature dugaz résiduel• Tenir compte du facteur de
sensibilité de la jauge
3/ La mesure du vide
-
8/15/2019 Le Vide Dans Les Accelerateurs
71/97
P. Dolégiéviez - Le vide - Ecole des accélérateurs – Novembre 2007 71
Principe des analyseurs de gaz
• Ionisation des molécules de gaz• Extraction et accélération des ions• Séparation• Détection
La connaissance de la composition du gaz résiduel estindispensabledans le domaine des basses pressions
Identification de l’origine des flux gazeuxUtilisation de systèmes de pompage sélectifÉtalonnage des manomètres à ionisation
•• mesure des pressions partielles : les analyseurs de gazmesure des pressions partielles : les analyseurs de gaz
3/ La mesure du vide
-
8/15/2019 Le Vide Dans Les Accelerateurs
72/97
P. Dolégiéviez - Le vide - Ecole des accélérateurs – Novembre 2007 72
Pmax* 10-4 hPaPl -> UHVPpmini* ~10-14hPagamme de masses :
0-100
0-200
Détection de fuite (traceur He)
séparation magnétiqueséparation magnétique séparation quadripolairséparation quadripolair•• les analyseurs de gaz en technique du videles analyseurs de gaz en technique du vide
3/ La mesure du vide – analyse des pressions p
-
8/15/2019 Le Vide Dans Les Accelerateurs
73/97
P. Dolégiéviez - Le vide - Ecole des accélérateurs – Novembre 2007 73
Interprétation des spectresInterprétation des spectres Pour un même corps :- ion simple (mono chargé)- ion multi chargé- décomposition par craking
analyse délicate
H20 : 18 H2O+/17 OH+/ 16 O+
/19 H3O+
Ar: 40 Ar+/ 20 Ar 2/36-38 Ar+
Pic 100 %N2 et COmême 100
3/ La mesure du vide – analyse des pressionspartielles
-
8/15/2019 Le Vide Dans Les Accelerateurs
74/97
P. Dolégiéviez - Le vide - Ecole des accélérateurs – Novembre 2007 74
Pression partielle du composant n
I n = courant ionique mesuré du composant nSn = sensibilité de l’appareil pour le gaz n
H2O 2.10-4 A.mb-1N2 2.10-4 A.mb-1O2 1,4.10-4 A.mb-1
P I S n
n
n
=+
P18: 5.10-7 mbP28 : 5.10-7 mbP32 : 1,4 10-7 mb
P P P
P P P N N O
O N O
2 2 2
2 2 2
78%
21%
/
/+ =+ =
fuite d’air
3/ La mesure du vide – analyse des pressions pa
-
8/15/2019 Le Vide Dans Les Accelerateurs
75/97
P. Dolégiéviez - Le vide - Ecole des accélérateurs – Novembre 2007 75
décomposition de molécules lourdes (T ~
Évaluation de l’état des surfaces des ensembles sous vidÉvaluation de l’état des surfaces des ensembles sous vid
PT : 1.10-8
mb
Notion de vide propre: après 100h, H2 > 70%, H20 m/q : 50
3/ La mesure du vide : l’étanchéité
-
8/15/2019 Le Vide Dans Les Accelerateurs
76/97
P. Dolégiéviez - Le vide - Ecole des accélérateurs – Novembre 2007 76
Niveau d’étanchéité : spécification essentielle à lconception des systèmes de vide
Objectif : quantification et localisation de la fuiteflux de fuite : nombre de particules /s
( ) ( )d P V
dt R T
dndt
.. .=
Unités :
• Pa.m3.s-1• mb.l.s-1• atm.cm3.s-1 (std. cc. s-1)
1 Pa. m3.s-1= 10 mb.l.s-1~ 10 atm.cc.s-1
3/ La mesure du vide : l’étanchéité
-
8/15/2019 Le Vide Dans Les Accelerateurs
77/97
P. Dolégiéviez - Le vide - Ecole des accélérateurs – Novembre 2007 77
évolution de la pressiondans une enceinte isolée(pas de pompage)
•• mesure de P=f(t)mesure de P=f(t)
3/ La mesure du vide : l’étanchéité
-
8/15/2019 Le Vide Dans Les Accelerateurs
78/97
P. Dolégiéviez - Le vide - Ecole des accélérateurs – Novembre 2007 78
par effets mécaniquespar effets mécaniquessonore Qf > 10-2 Pa.m3.s-1formation de bulles Qf > 10-5 Pa.m3.s-1(mise en pression de la pièce à tester)
par l’utilisation de traceurpar l’utilisation de traceur(changement local de la composition du gaz dans l’enceintester, au niveau de la fuite)
modification des propriétés du gaz
conductivité thermique : jauge thermique (Pirsection efficace d’ionisation : jauge à ionisationdébit-volume conductance mesure de P associémasse: spectro de masse
-
8/15/2019 Le Vide Dans Les Accelerateurs
79/97
3/ La mesure du vide : l’étanchéité
-
8/15/2019 Le Vide Dans Les Accelerateurs
80/97
P. Dolégiéviez - Le vide - Ecole des accélérateurs – Novembre 2007 80
Les fuites virtuellesLes fuites virtuelles difficiles à identifier, à localiser, àréduire…
nb de molécules dans 1 mm3 à la Pa ?
2,5. 1016 autant que dans 10 m3 à 10-7 hPa..
Spécifications pour la conception desensembles mécaniques sous vide
3/ La mesure du vide : l’étanchéité
-
8/15/2019 Le Vide Dans Les Accelerateurs
81/97
P. Dolégiéviez - Le vide - Ecole des accélérateurs – Novembre 2007 81
Les fuites virtuelles : identificationLes fuites virtuelles : identification
PT = 7.10-9mb50 h de pompage, vide limite …
Pas de détection au traceur He80% N2, 20% O2, Ar
Confirmation par aération à la Pa avecAr
3/ technologie du vide : conception des systèm
-
8/15/2019 Le Vide Dans Les Accelerateurs
82/97
P. Dolégiéviez - Le vide - Ecole des accélérateurs – Novembre 2007 82
phase de conception :phase de conception :importance de la juste définition du besoin pour fixer les spécifications
niveau et qualité du vide requiscontraintes d’environnementcontraintes d’exploitation
phase de constructionphase de construction:: importance dusuivi de réalisation suivi des spec pour tous les éléments en interfaceavec le vide …nettoyage chimique et critères de propreté garantis jusqu’aux phases de montage
4/ Le système de vide du Ganil
-
8/15/2019 Le Vide Dans Les Accelerateurs
83/97
P. Dolégiéviez - Le vide - Ecole des accélérateurs – Novembre 2007 83
Faisceaux accélérés :~ 30 diff. /an
• faisceaux stablesCarbone -> Uranium0,5 –95 MeV/u
• faisceaux exotics (RA)(produits par
fragmentation)
SISSI (thin targ.)Spiral (thick targ.)
A
-
8/15/2019 Le Vide Dans Les Accelerateurs
84/97
P. Dolégiéviez - Le vide - Ecole des accélérateurs – Novembre 2007 84
Caractéristiques de la chambre à videDiam. 9 mWeight 57 tVolume 46 m3
Stainless steel 730 m2Mild iron 160m2
Copper 240 m2
Elastomère seal 0,5 m2Slippering mat. 2,2 m2
RF cavity
Le système de vide des cyclotrons àsecteurs séparés CSS
3
4/ Le système de vide du Ganil : les CSS
-
8/15/2019 Le Vide Dans Les Accelerateurs
85/97
P. Dolégiéviez - Le vide - Ecole des accélérateurs – Novembre 2007 85
7 cryopompes (800 mm) 20m.s-1 (N2)10 m3.s-1 (H2)1 cryopompe (400 mm) 5 m3.s-1 (N2)
(montée avec vanne)4 turbopompes (400mm) 3,5 m3.s-1 (N2)
(montées avec vanne)Système de prévidage 2 x 2000 m3.h-1(système commun aux 4 cyclotrons)
Cryopompe spécifique (800mm)
Source froide 3x 12W @ 20K35W @ 77KPour optimiser le pompage de l’ H2 :l’étage 20K est en vue direct de lachambre
Pl ~ 2.10-8 hPa
-
8/15/2019 Le Vide Dans Les Accelerateurs
86/97
-
8/15/2019 Le Vide Dans Les Accelerateurs
87/97
Cyclotroncompact4/ Le système de vide du Ganil : le cyclotron Cim
-
8/15/2019 Le Vide Dans Les Accelerateurs
88/97
P. Dolégiéviez - Le vide - Ecole des accélérateurs – Novembre 2007 88
• cryopanneaux refroidis par defluides cryogéniques(LN2 , LH2)
Cryopanneaux intégréspourobtenir les spécifications :
30 m3.s-1(N2)
40 m3.s-1(H2)
• les fluides cryogéniques sontproduits par des
cryogénérateurs
-
8/15/2019 Le Vide Dans Les Accelerateurs
89/97
-
8/15/2019 Le Vide Dans Les Accelerateurs
90/97
4/ le projet Spiral 2 : contraintes particulièrespour le système de vide
-
8/15/2019 Le Vide Dans Les Accelerateurs
91/97
P. Dolégiéviez - Le vide - Ecole des accélérateurs – Novembre 2007 91
Z d d i i i d û é
4/ le projet Spiral 2 : contraintes particulièrespour le système de vide
-
8/15/2019 Le Vide Dans Les Accelerateurs
92/97
P. Dolégiéviez - Le vide - Ecole des accélérateurs – Novembre 2007 92
Zone de production : critique en terme de sûreté
A~ 7.10 14 Bq dans la cible d’U avec ~ 65% transmis par les gaz
Le système de vide doit assurer : la transmission des faisceaux secondaires la barrière de confinement statiqueune barrière de confinement dynamique
le système de vide doit limiter le transfert des gazradioactifs dans les lignes de faisceaux ( réduction des
zones à fortes contraintes radiologique)
ét d d’ tè é ifi li it lét d d’ tè é ifi li it lf d di if d l li df d di if d l li d
4/ le projet Spiral 2 : contraintes particulièrespour le système de vide
-
8/15/2019 Le Vide Dans Les Accelerateurs
93/97
P. Dolégiéviez - Le vide - Ecole des accélérateurs – Novembre 2007 93
étude d’un système spécifique pour limiter leétude d’un système spécifique pour limiter letransfert des gaz radioactifs dans les lignes detransfert des gaz radioactifs dans les lignes defaisceau faisceau
Exigences du système :
• haute efficacité de piègeage sur les gaz RA produits(Ba,Te,.., -> H 3 )
• efficacité pour les 3 mois d’opération • fiabilité du système• maintenance intégrant les contraintes de sûreté (zone rouge)
piège cryogénique en ligne(cryotrap)
4/ le projet Spiral 2 : contraintes particulièrespour le système de vide
Bilan des radio éléments volatilsBilan des radio éléments volatils
-
8/15/2019 Le Vide Dans Les Accelerateurs
94/97
P. Dolégiéviez - Le vide - Ecole des accélérateurs – Novembre 2007 94
Bilan des radio éléments volatils Bilan des radio éléments volatils
(M. Fadil – GANIL)
4/ le projet Spiral 2 : contraintes particulièrespour le système de vide
Etude du piège cryogénique (simulation du transfertEtude du piège cryogénique (simulation du transfert
-
8/15/2019 Le Vide Dans Les Accelerateurs
95/97
P. Dolégiéviez - Le vide - Ecole des accélérateurs – Novembre 2007 95
Etude du piège cryogénique (simulation du transfertEtude du piège cryogénique (simulation du transfert gazeux en régime moléculaire gazeux en régime moléculaire - - MOVAK3D) MOVAK3D)
(M. Fadil – GANIL)
• condensation sur les étages 80 20 K• ti h b tif @ 20K2 phénomènesili é
4/ le projet Spiral 2 : contraintes particulières pour lesystème de vide
-
8/15/2019 Le Vide Dans Les Accelerateurs
96/97
P. Dolégiéviez - Le vide - Ecole des accélérateurs – Novembre 2007 96
• condensation sur les étages 80 – 20 K• cryosorption sur charbon actif @ 20K2 phénomènes utilisés pour pièger les gaz RA
Source froide : 2solutions àl’étude
Cryogénérateurs éloignés de la zone
Le piège est refroidi par 2 circuits He
(10bar – 15K et 70K)
f a i s c e a u + g a z R A
Cryogénérateur couplé
mécaniquementsur le piège
Quelques références bibliographiques
-
8/15/2019 Le Vide Dans Les Accelerateurs
97/97
P. Dolégiéviez - Le vide - Ecole des accélérateurs – Novembre 2007 97
Vacuum in accelerators CERN 2007- 003