La bobine supraconductrice pour l'aimant hybride du LNCMI
La bobine supraconductrice pour l'aimant hybride du LNCMI

Coupe de l'électroaimant supraconducteur LNCMI, en dégradé de bleus, cryostaté et fortement maintenu à la plaque inférieure pour contenir les efforts en cas de déséquilibre magnétique accidentel.

 

 

L’aimant hybride du Laboratoire National des Champs Magnétiques Intenses de Grenoble (LNCMI) est une combinaison de la bobine supraconductrice de 8,5 teslas étudiée à l’Irfu et de bobines résistives étudiées et réalisées par le CNRS. Dans le cadre de la collaboration établie entre le LNCMI et l’Irfu nous avons réalisé l’ensemble des études magnétiques et protection ainsi que mécaniques et cryogéniques pour la réalisation de l’aimant supraconducteur. L’aimant hybride générera un champ continu de 43 teslas dans un diamètre de 34 mm. Les premières réalisations ont débuté fin 2015 et les premiers livrables sont, en partie, terminés. Les tests de commissioning du Satellite cryogénique sont en préparation et la bobine supraconductrice est attendue à Grenoble en obtobre 2019.

 

La bobine sera formée de 37 doubles galettes empilées verticalement et connectées en série pour constituer un solénoïde. Le câble supraconducteur en niobium titane, composé de 19 brins, est inséré dans un profilé creux en cuivre qui, à la fois, assure la stabilité énergétique de l’aimant via l’hélium superfluide présent dans le canal, rigidifie sa structure mécanique et donne la section nécessaire pour protéger l’aimant des surtensions en cas de transition résistive. Un écran massif refroidi à 30 K atténue l’effet des courants de Foucault générés par les aimants résistifs sur l’aimant supraconducteur pendant les phases de montée ou de descente du champ magnétique.

 

Les niveaux d’énergie et les efforts considérables potentiellement générés dans le cas accidentel extrême (déséquilibre magnétique créé par la perte de la moitié supérieure ou inférieure des aimants résistifs) ont nécessité un surcroit d’études important pour assurer le niveau de sûreté nécessaire. En effet, l’aimant supraconducteur devra résister à des niveaux de contraintes mécaniques et électriques très élevés en cas de perte accidentelle d’une partie des aimants centraux résistifs. Il est étudié et dessiné pour supporter des chocs verticaux supérieurs à 4 fois le poids de la masse froide (soit 100 tonnes) et encore 4 à 5 fois plus élevées pour l’écran des courants de Foucault et le tube central. L’extension du concept innovant initialement développé pour Miri et la mise au point de supports cryomécaniques ont fait l’objet d’un dépôt de brevet. Les composants de l’installation sont dimensionnés en cryomécanique et en thermo-hydraulique pour respecter les normes de sécurité et permettre une évacuation efficace de l’hélium superfluide pressurisé à 1,8 K et 1 200 hPa en cas accidentel. Le SIS a également étudié l’électronique de protection de l’aimant et suivi la réalisation de ses composants. Au terme de ces trois années d’études, les principes de fonctionnement et la conception ont été validés en collaboration avec un comité d’experts et nous entamons la phase des réalisations. Le câble supraconducteur a été inséré dans sa goulotte de cuivre au LNCMI en 2016 pour constituer le conducteur nécessaire au bobinage des 37 doubles galettes qui a été réalisé chez BNG.

La fin des opérations d'intégration à Grenoble est prévue pour mi 2020. Les tests de mise en service pourront alors commencer et la montée au champs max est prévue dans l'année 2021

 
#4097 - Màj : 18/11/2019

 

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