Implication dans les projets

**CMS-HGCAL

L’expérience CMS (Compact Muon Solenoid) est l’une des quatre expériences dédiées à la physique fondamentale. Elle est implantée à 100m sous terre au cœur du collisionneur protons-protons LHC (Large Hadron Collider), dont les premières collisions ont eu lieu en mars 2009 au CERN (Genève). Une augmentation de la luminosité et des radiations est prévue durant le long shut down 3 entre 2024 et 2026. Une bonne partie du détecteur sera alors obsolète dont les EndCap (bouchons). Leur remplacement sera alors nécessaire (projet HGCal) et c’est essentiellement sur cette partie que travaille l’équipe de mécanique.
Le service de mécanique a pris en charge la partie ECE (Electromagnetic Calorimeter Endcap). Le tungstanate de plomb des anciens cristaux sera remplacé par une technologie à échantillonnage silicium/plomb. Un refroidissement sera également nécessaire pour en augmenter la longévité. Ce qui amènera à une espérance de vie d’au moins 10 ans.
Le service de mécanique a utilisé son savoir-faire en réalisation de pièces en matériaux composites, pour proposer et réaliser un proto en structure alvéolaire carbone/tungstène adapté à la géométrie des Endcap. Ce proto à l’échèle 1/3 a entièrement été conçu et réalisé par le service de mécanique. Depuis la caractérisation des matériaux composites avec tests de destruction au LMS, en passant par la corrélation des résultats avec le modèle numérique, le dimensionnement mécanique de la structure sur le logiciel de simulation par éléments finis ANSYS, L’usinage en CN des différentes pièces constituant le moule, le drapage des différentes couches en salle blanche, le moulage en autoclave puis l’assemblage. Le principe de détection à échantillonnage a été retenu par la collaboration mais pas la structure composite autoportante qui sera remplacée par une structure mécanique plus « traditionnelle » appelée disk and spacer.
Le laboratoire est responsable de la conception mécanique du calorimètre électromagnétique en partenariat avec le CERN. Le service de mécanique a pris en charge le développement de nouveaux protos pour la solution « disck end spacers » retenue. Il a réalisé l’usinage FAO à échelle réduite de plaque de refroidissement cuivre pour valider sa faisabilité avant de faire un exercice similaire à l’échelle 1 dans l’industrie

Nous avons ensuite réalisé plusieurs tests de refroidissements à l’eau glacée afin de comparer différents procédés d’intégration des tuyaux visant à maximiser l’efficacité thermique

L’objectif est d’avoir un refroidissement actif de l’électronique avec du CO2 diphasique à une température de -30°C avec un gradient le plus faible possible (valeur cible 1°C).
Puis le service a proposé plusieurs prototypes :

• Des « Spacer » ont été testés au cisaillement, ce qui a permis de voir que la solution monobloc apporte une meilleure rigidité à la structure.

• Des systèmes d’interconnexion appelés « Bracket » qui permettent l’empilement en Z des 14 couches de détection (cassettes) et leur assemblage dans le plan en phi.
• Un prototype de cassette à l’échelle 1 a également été conçu, ce qui nous a permis de confirmer la possibilité de réaliser la cassette la plus grande et de valider le concept. Le service de mécanique a réalisé l’étude, la mise en plan, la gestion et le suivi de fabrication dans l’industrie.

**CTA

Suite logique de HESS, CTA (Cherenkov Telescope Array) est le projet européen d’un grand reseau de plusieurs dizaines de télescopes, répartis en trois types de taille différente. Les SST, MST et les LST constitueront ce réseau.
Le service de mécanique participe activement à ce projet. Aussi bien en matière de R&D (en partenariat avec des sociétés du domaine privé) comme avec les tests thermiques ou encore le développement des collecteurs de lumière que dans la réalisation du prototype de taille réelle Gate. Dans le projet Gate le service de mécanique a pris en charge la réalisation de la camera. Ce qui comprend l’étude de la structure, la gestion des fabrications en sous-traitance, l’assemblage des divers éléments à l’atelier ainsi que le transport pour Berlin. Ce prototype de camera a été installé dans les bras du télescope le 14 juin 2013 puis démonté et rapatrié à l’école Polytechnique en mars 2015.

**PEPITES

Le projet PEPITES (ProfilEur Pour Ions Thérapeutiques à Electrons Secondaires), remonte à 2012, suite à des échanges avec la société IBA qui ont motivé l’équipe biomédicale du LLR à développer un moniteur de faisceau ultra-mince (<15 µm WET = Water Equivalent Thickness) et résistant aux radiations. C’est un projet de développement d’un moniteur de faisceaux de particules chargées ultra-mince pour la hadronthérapie.

**GALOP

Les travaux du groupe GALOP (Groupe Accélération Laser par Onde Plasma)s’intègrent dans une activité internationale d’étude et de développement d’une nouvelle génération d’accélérateur / collisionneur de particules. Ces installations s’appuient sur le concept d’accélération de particules chargées par une onde plasma, ce qui permet aujourd’hui de produire des champs accélérateurs 10 000 fois plus intenses que ceux utilisés dans les accélérateurs conventionnels.

Le laboratoire s’est investi dans l’étude d’interactions par ondes laser-plasma. Ces techniques en pleine expansion demandent encore beaucoup de recherche afin de bien comprendre le phénomène. Au sein de l’équipe GALOP nous avons conçu un banc de caractérisation destiné à connaitre l’énergie et la dispersion en énergie de sortie d’un faisceau plasma situé au LOA (Laboratoire d’Optique Appliqué). Cela comprenait l’étude, la conception, la gestion en interne et en sous-traitance de la fabrication, l’assemblage et l’installation au LOA.
Ce banc était composé de la ligne de faisceau disposant d’un alignement précis de 3 quadripôles autour d’un tube à vide et d’une enceinte à vide contenant le spectromètre, composé d’un aimant permanent de 70kg couplé à des écrans phosphorescents et des caméras

Le groupe de mécanique a réalisé la pré-étude de la salle longue focale pour CILEX (Centre Interdisciplinaire Lumière Extrême). Nous étions responsables de l’aménagement de la salle, de l’optimisation des trajets faisceaux, de la conception des deux enceintes d’interaction (2m³) et de leurs équipements de diagnostic. Nous avons réalisé le design final de ces enceintes en 2015. Ce qui comprenait la conception et la mise en plan sous Catia V5, puis la gestion de la fabrication en sous-traitance.
Le service de mécanique a ensuite pris en charge le développement des aimants et spectromètre de l’expérience GALOP :
Réalisation d’un prototype dipôle 0.3T composé de 42 aimants en Ferrite, réalisation d’un dipôle 2.2T composé de 56 aimants permanents en Néodyme-Fer-Bore, puis la pré-étude d’un aimant C. L’étude finale et la fabrication de ce dernier ont été réalisées par la société « SIGMAPHI »
Le service a développé une nouvelle version du spectromètre et en particulier les différentes parties de détection :
La partie haute énergie (de 200Mev à 1Gev), la partie basse énergie (de 50 à 200Mev), toute deux situées à l’intérieur de l’enceinte à vide et la partie énergie plus grossière (de 150 à 800Mev) située à l’extérieur de l’enceinte à vide.