Les courants de surface générés par l’alimentation Radio Fréquence à 88 MHz de la cavité accélératrice RFQ de SPIRAL2, l’échauffent de façon non négligeable (21W/cm2 localement à l’embase de l’extrémité de lame). Cette chaleur est évacuée par de l’eau circulant dans des canaux de refroidissement traversant les lames et le fond de cavité, mais entraîne néanmoins une déformation du profil transverse de la cavité et un déplacement du pôle.
Des modélisations thermo-mécaniques par les éléments finis, menées sur le logiciel Castem2000 en 2D, en 2D extrudé puis en 3D complet, permettent d’estimer les déplacements et les contraintes que subit la cavité en fonctionnement.
La géométrie est directement récupérée de la modélisation 2D de Superfish et de la CAO Catia pour le 3D. Dans ce dernier cas, le maillage, réalisé dans Catia est récupéré dans Castem.
Le flux de puissance déposé, obtenu par calcul électro-magnétique 2D avec Superfish ou 3D avec Soprano3D est également récupéré (via Ideas pour le 3D).
Pour toute section désirée, un profil déformé, issu directement du 2D ou d’une coupe dans le modèle 3D, peut alors être transmis au code de calcul HF Superfish, afin de calculer la nouvelle fréquence d’accord de la section. Ainsi, par exploration de différentes températures d’eau, il est possible d’évaluer pour le RFQ en fonctionnement, la régulation en température qui induira le minimum de décalage de fréquence, voire qui pilotera le RFQ en fréquence.
Après un bref rappel sur la conception de la cavité et la géométrie retenue, la présente note décrit la modélisation par les éléments finis du comportement thermo-mécanique de la cavité puis, dans une deuxième partie, par exploration de plusieurs températures d’eau, le comportement global du RFQ et sa régulation. |
