Fresca2
Fresca2

Détail de la tête d‘une bobine en fin de bobinage.

Les activités de R&D du SACM liées à l’utilisation du Nb3Sn comme matériau supraconducteur pour les aimants à haut champ se concrétisent par la réalisation, dans le cadre du programme européen Eucard, d’un aimant destiné à équiper Fresca2, la nouvelle station de tests des conducteurs au Cern. Développé et réalisé en collaboration avec le Cern, cet aimant est un dipôle de 1,5 m de long capable de fournir un champ au centre de 13 T à 4,2 K dans une ouverture de 100 mm avec une homogénéité de l’ordre du % sur 700 mm. La géométrie retenue est une configuration en blocs ; chaque pôle est constitué de 2 bobines « racetrack », formées chacune de deux couches de conducteur ayant les têtes inclinées pour laisser la place au tube faisceau. Le conducteur est de type Rutherford, constitué de 40 brins de 1 mm de diamètre.

 
Fresca2

Double galette Fresca2 en cours de bobinage.

Le traitement thermique (2-3 semaines à des températures allant jusqu’à 650- 700 °C) nécessaire à la formation du composé intermétallique qui possède les propriétés supraconductrices entraîne un changement dimensionnel des câbles. La mise en oeuvre du Nb3Sn après réaction est délicate, cela a des conséquences technologiques :

? L'augmentation de la section du conducteur a été prise en compte dès la conception des outillages.

? Des études ont été menées en parallèle pour évaluer la contraction axiale dans les bobines. La fabrication, à partir de 2013, de deux prototypes à l’échelle 1:1 utilisant un conducteur en cuivre a permis la validation des différentes étapes du procédé de fabrication des double galettes (bobinage, transport, traitement thermique, réalisation des jonctions, instrumentation, imprégnation) et des outillages correspondants.

 
Fresca2

Vue d’ensemble d’une double galette sur la table de bobinage avec le moule de réaction partiellement fermé.

La version finale des outillages de bobinage et de réaction intègre la possibilité d'ouvrir des espaces longitudinaux dans la table de bobinage et l’ilot central, permettant à l’outillage de suivre la contraction axiale des bobines. Cette nouvelle fonction a été expérimentée lors de quatre tests réalisés sur le câble supraconducteur avec l’outillage complet et un nombre réduit de tours.

Après ajustement de la procédure de fabrication, la phase de production des bobines supraconductrices a démarré en juin 2015 et au printemps 2016, les quatre premières double galettes en Nb3Sn seront bobinées, réagies et imprégnées. Les prochaines étapes sont l’assemblage du dipôle dans sa structure mécanique (qui a été préalablement testée au Cern à 77 K) et les tests du dipôle à 4,2 K, prévus fin 2016.

 

 

 

Maj : 31/01/2019 (4084)

 

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