Etude d'une cavité accélératrice supraconductrice de type spoke et de son coupleur de puissance associé
Institution:
Paris 11Disciplines:
Directors:
Abstract EN:
THIS PHD THAT HAS BEEN FUNDED BY CNRS AND FRAMATOME DEALT WITH THE STUDY OF A SPOKE TYPE CAVITY AND ITS ASSOCIATED POWER COUPLER. THE RESULTS OF THIS STUDY ARE USED IN THE FRAMEWORK OF THE 5TH PCRD AND ESPECIALY FOR THE HIGH POWER (6mA) PROTON LINEAR ACCELERATOR OF THE EXPERIMENTAL ACCELERATOR DRIVEN SYSTEM PROJECT. THE CAVITY (F=352 MHz, BETA=0. 35) WAS TESTED AT 4K AND 2K. THE RESULTS AT 4K GAVE GOOD MARGINS TOWARD XADS REQUIREMENTS THAT INCREASE THE RELIABILITY OF A SPOKE BASED DRIVER. AT 2K THE ACCELERATING FIELD REACHED IS THE HIGHEST IN THE WORLD FOR SPOKE CAVITIES : 16 MV/M. THE POSITION AND DIAMETER OF THE COUPLING HAVE BEEN OPTIMIZED IN ORDER TO DECREASE THE HF LOSSES AND AVOID MULTIPACTOR RISK. IN ORDER TO DECREASE HF LOSSES (TAKING INTO ACCOUNT THE 20 kW POWER FED INTO THE CAVITY) THE ELECTRIC COUPLING MODE HAS BEEN CHOSEN. DIFFERENT TYPES OF CERAMIC WINDOWS HAVE BEEN STUDIED IN ORDER TO MAKE THIS CRITICAL POINT OF THE COUPLER RELIABLE : COAXIAL DISK WITH OR WITHOUT CHOKES OR EMPTY COAXIAL CYLINDER. THE OPTIMIZATION PROCESS FOCUSED ON THE REFLECTED POWER, THE LOSSES IN THE CERAMIC AND THE SURFACE ELECTRIC FIELD. THE DISK WITH CHOKES HAS BEEN MODELED AND STUDIED WITH THE PROPAGATION LINES THEORY. A SYSTEMATIC STUDY OF THE DIFFERENT WINDOWS HAS BEEN DONE REGARDING THE GEOMETRICAL PARAMETERS. THE DISK WITHOUT CHOKES SEEMS TO BE A GOOD SOLUTION FOR OUR APPLICATION. THE POWER SOURCE WILL BE A SOLID STATE AMPLIFIER (FOR RELIABILITY AND MODULARITY REASONS). AN ALL OVER COAXIAL COUPLER CAN BE DESIGNED AND WILL BE FABRICATED AND TESTED SOON.
Abstract FR:
CETTE THESE COFINANCEE PAR LE CNRS ET FRAMATOME A PORTE SUR L ETUDE D UNE CAVITE SUPRACONDUCTRICE DE TYPE SPOKE ET DE SON COUPLEUR DE PUISSANCE ASSOCIE. LES RESULTATS ONT ETE UTILISES DANS LE CADRE DU 5EME PCRD ET NOTAMMENT POUR L ACCELERATEUR LINEAIRE DE PROTONS DE FORTE INTENSITE (6mA) DU PROJET DE REACTEUR HYBRIDE XADS. LA CAVITE (F=352 MHz, BETA=0. 35) A ETE TESTE A 4K ET 2K. SES PERFORMANCES A 4K DONNENT DES MARGES CONFORTABLES PAR RAPPORT AU CAHIER DES CHARGES XADS CE QUI EST UTILE POUR LA FIABILITE DE L INSTALLATION. A 2K LE CHAMP ACCELERATEUR MAXIMUM EST DE 16MV/M CE QUI EST UNE REFERENCE MONDIALE. LE PORT DE COUPLAGE DE LA CAVITE A ETE OPTIMISE : SA POSITION ET SON DIAMETRE ONT ETE MODIFIES POUR DIMINUER LES PERTES HF SUR L ANTENNE ET LIMITER LES RISQUES DE MULTIPACTING. POUR MINIMISER LES PERTES HF (COMPTE TENU DES 20 KW A FOURNIR A LA CAVITE) LE MODE DE COUPLAGE AVEC LA CAVITE CHOISI EST ELECTRIQUE. DIFFERENTS TYPES DE FENETRE CERAMIQUE ONT ETE ETUDIE AFIN DE RENDRE FIABLE CE POINT CRITIQUE DU COUPLEUR :DISQUES COAXIAUX AVEC OU SANS "CHOKES" OU CYLINDRE CREUX COAXIAL. L OPTIMISATION A PORTE SUR LA PUISSANCE REFLECHIE, LES PERTES DANS LA CERAMIQUE ET LE CHAMP ELECTRIQUE DE SURFACE. LE DISQUE MUNI DE CHOKE A EGALEMENT ETE MODELISE ET A FAIT L OBJET D UNE ETUDE GRACE A LA THEORIE DES LIGNES. L ENSEMBLE DES FENETRE A ETE ETUDIE DE MANIERE SYSTEMATIQUE EN FONCTION DE DIFFERENTS PARAMETRES GEOMETRIQUES. LE DISQUE SANS CHOKES SEMBLE UN BON CANDIDAT POUR NOTRE APPLICATION. LA SOURCE DE PUISSANCE SERA UN AMPLIFICATEUR ETAT SOLIDE (MODULARITE ET FIABILITE DE L INSTALLATION), UN COUPLEUR ENTIEREMENT COAXIAL EST REALISABLE ET SERA FABRIQUE ET TESTE PROCHAINEMENT.