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The RF system is the centrepiece of any future circular lepton collider. In particular, the system is required to support the high intensity beams needed for pushing the luminosity at the lower energy regimes of future energy-frontier circular lepton colliders (e.g. for operation in the Z peak and at the WW threshold). Capturing, storing the beam and replacing energy losses from synchrotron radiation demand low frequency, low shunt resistance cavities, low number of cells and high RF power per cell. Controlling the beam both transversely and longitudinally requires sophisticated beam control and timing systems. Additional RF systems are used to ensure transverse stability (feedback systems) and to increase the luminosity (crab cavities). Operation at high energies (such as the ZH and ${\mathrm{t}{\overline{\mathrm{t}}}}$ threshold) requires a very large accelerating voltage, since synchrotron radiation leads to significantly higher energy losses per turn which must be compensated. Since the RF system is to be optimised in size and energy efficiency for varying demands for the different operational modes, the spectrum of R&D; challenges covers a wide range of technologies.

Le présent rapport résume la méthode adoptée par le groupe de l’étude FCC pour élaborer un scénario d’emplacement équilibré selon les trois piliers du projet 1) l’excellence scientifique, 2) la compatibilité territoriale et 3) les risques liés à la mise en œuvre du projet. Il décrit les exigences et les contraintes du processus d’élaboration d’un scénario et illustre par des exemples concrets la manière dont elles sont prises en compte lors de la détermination de la configuration et de l’emplacement. Le présent rapport montre également l’évolution du scénario étudié, entre le début de l’étude exploratoire en 2014 et la proposition d’un scénario de base pour l’emplacement en 2021. Ce scénario optimisé servira de référence pour approfondir les diverses composantes de l’étude de faisabilité (par exemple, études de la stabilité souterraine, propositions d’accès au site pendant les phases de construction et d’exploitation, scénarios pour la fourniture d’électricité et d’eau, approches pour la gestion des matériaux excavés, développement de potentiels de synergie locale, questions d’intégration paysagère, propositions de mesures d’accompagnement et de compensation). Après huit années de travaux d’étude par une équipe multidisciplinaire d'environ 100 membres, il apparaît que le scénario le plus équilibré est celui d’un collisionneur circulaire d’une circonférence de l’ordre de 91 km, comprenant huit sites de surface. Le processus d’élaboration itératif des scénarios est documenté dans le présent document. L’existence d’une communauté d’utilisateurs suffisamment importante s’engageant à exploiter l’infrastructure pendant plusieurs décennies est une condition préalable pour justifier une telle infrastructure de recherche. Les scénarios prévoyant un collisionneur nettement plus petit, c’est-à-dire d’une circonférence inférieure à 90 km, ne répondent pas aux exigences de performance d’un tel programme de recherche devant attirer une masse critique de scientifiques. Les propositions d’emplacement territorial adapté à des scénarios prévoyant un collisionneur d’une circonférence nettement supérieure à 91 km et comprenant plus de huit sites de surface se heurtent à des impossibilités de compatibilité territoriale et risques de réalisiation. Enfin, seules deux classes de configuration et d’emplacement avec un ensemble très limité de scénarios entrent dans le périmètre des limites de faisabilité géologique : entre 89 à 91 km avec huit sites de surface et entre 97 et 98 km avec douze sites de surface. À ce jour, seuls des scénarios à 91 km et huit sites de surface semblent pouvoir satisfaire aux trois exigences suivantes: performances scientifiques acceptables, compatibilité avec les contraintes territoriales et compatibilité avec les contraintes géologiques et techniques. On verra ici que l’un des scénarios (PA31), se détache, sur la base d’une analyse multicritères. Il est retenu pour des études approfondies qui nécessitent des activités sur place, des échanges étroites avec des services compétents dans les deux États Hôtes et avec les parties prenantes dans le périmètre de l'implantation.

Le présent rapport résume la méthode adoptée par le groupe de l’étude FCC pour élaborer un scénario d’emplacement équilibré selon les trois piliers du projet 1) l’excellence scientifique, 2) la compatibilité territoriale et 3) les risques liés à la mise en œuvre du projet. Il décrit les exigences et les contraintes du processus d’élaboration d’un scénario et illustre par des exemples concrets la manière dont elles sont prises en compte lors de la détermination de la configuration et de l’emplacement. Le présent rapport montre également l’évolution du scénario étudié, entre le début de l’étude exploratoire en 2014 et la proposition d’un scénario de base pour l’emplacement en 2021. Ce scénario optimisé servira de référence pour approfondir les diverses composantes de l’étude de faisabilité (par exemple, études de la stabilité souterraine, propositions d’accès au site pendant les phases de construction et d’exploitation, scénarios pour la fourniture d’électricité et d’eau, approches pour la gestion des matériaux excavés, développement de potentiels de synergie locale, questions d’intégration paysagère, propositions de mesures d’accompagnement et de compensation). Après huit années de travaux d’étude par une équipe multidisciplinaire d'environ 100 membres, il apparaît que le scénario le plus équilibré est celui d’un collisionneur circulaire d’une circonférence de l’ordre de 91 km, comprenant huit sites de surface. Le processus d’élaboration itératif des scénarios est documenté dans le présent document. L’existence d’une communauté d’utilisateurs suffisamment importante s’engageant à exploiter l’infrastructure pendant plusieurs décennies est une condition préalable pour justifier une telle infrastructure de recherche. Les scénarios prévoyant un collisionneur nettement plus petit, c’est-à-dire d’une circonférence inférieure à 90 km, ne répondent pas aux exigences de performance d’un tel programme de recherche devant attirer une masse critique de scientifiques. Les propositions d’emplacement territorial adapté à des scénarios prévoyant un collisionneur d’une circonférence nettement supérieure à 91 km et comprenant plus de huit sites de surface se heurtent à des impossibilités de compatibilité territoriale et risques de réalisiation. Enfin, seules deux classes de configuration et d’emplacement avec un ensemble très limité de scénarios entrent dans le périmètre des limites de faisabilité géologique : entre 89 à 91 km avec huit sites de surface et entre 97 et 98 km avec douze sites de surface. À ce jour, seuls des scénarios à 91 km et huit sites de surface semblent pouvoir satisfaire aux trois exigences suivantes: performances scientifiques acceptables, compatibilité avec les contraintes territoriales et compatibilité avec les contraintes géologiques et techniques. On verra ici que l’un des scénarios (PA31), se détache, sur la base d’une analyse multicritères. Il est retenu pour des études approfondies qui nécessitent des activités sur place, des échanges étroites avec des services compétents dans les deux États Hôtes et avec les parties prenantes dans le périmètre de l'implantation.