Le solénoïde CMS prêt à être refroidi,. La cheminée des amenées de courant est visible en haut à gauche.
Pour le besoin des expériences de physique, les équipes de l'Irfu ont acquis une compétence importante dans la conception et la réalisation d’aimants supraconducteurs. Cette activité s’étend du domaine des électroaimants de type quadripolaires, pour le contrôle de faisceaux de particules, jusqu’aux gigantesques électroaimants qui équipent les grands détecteurs.
L’expertise de l'Irfu va de l’étude et la réalisation de prototypes en laboratoire, jusqu’au transfert de technologie et au suivi de réalisation de séries dans l’industrie.
La réalisation des aimants des détecteurs Atlas et CMS et des 400 quadripôles du LHC pour le Cern illustrent une période qui se termine avec la confirmation de leur bon fonctionnement.
Au-delà du LHC, d’autres réalisations ont été faites pour le Jlab et GSI, ou sont à l’étude comme celles destinées aux projets Neurospin et R3B.
Ces activités font autant appel à l’expertise de l'Irfu en magnétisme qu’en cryogénie et en mécanique.
maj : 13-06-2013 (42)
 | Dans le cadre des projets Etoile et Asclepios, l’Irfu (SACM, SIS), le CNRS/IN2P3 (IPN-Lyon) et le Ganil ont effectué l’étude de faisabilité d’une ligne isocentrique de guidage de faisceaux d'ions carbone de 400 MeV (gantry) utilisant des aimants dipolaires supraconducteurs, incluant aussi les aspects de coût et de calendrier de réalisation. |
 | La collaboration européenne R3B (Reactions with relativistic radioactive beams of exotic nuclei), regroupant 63 instituts de 21 pays, et 230 physiciens, met en place auprès du laboratoire GSI de Darmstadt en Allemagne un programme consacré à la physique émergente des noyaux exotiques aux énergies relativistes. Celui-ci nécessite la construction d’installations expérimentales aux performances accrues : réactions en cinématique inverse, détection intégrale des produits de réaction, et résolution en impulsion. Au sein de l’ensemble de détection R3B, le spectromètre ... Lire la suite » |
 | L’aimant Iseult de 11,75 T corps entier qui doit être installé à Neurospin en 2013 est la pièce maîtresse d’un système d’imagerie par résonance magnétique (IRM) qui repoussera les limites de l'imagerie cérébrale. La réussite de ce projet franco-allemand passe par le développement de prototypes qui ont validé les points clés de ce projet ambitieux en dépassant les frontières technologiques actuelles. |
 | Outre sa taille et son énergie magnétique stockée, les particularités du solénoïde supraconducteur CMS (Compact muons solenoid) installé au Cern sur le LHC (Large hadron collider) sont le conducteur renforcé par un alliage d’aluminium et la conception du bobinage en cinq modules de quatre couches de conducteur chacun, bobinées à l’intérieur d’un cylindre servant de support. L’Irfu a été impliqué dans la conception générale et la réalisation du solénoïde au travers d’un accord de collaboration avec le Cern depuis 1996. |
 | L’Institut de physique du plasma de Garching (Allemagne) a la responsabilité de la réalisation d’une des machines de recherche du programme européen de fusion thermonucléaire par confinement magnétique, le stellarator Wendelstein 7-X. Cette machine, appelée W7-X, a un diamètre de l’ordre de 15 mètres pour une masse de 550 tonnes, et est constituée de 70 aimants supraconducteurs destinés au confinement du plasma. Le SACM a en charge les tests de réception des 70 aimants fabriqués en Allemagne, en Italie et en Angleterre, avant leur installation définitive sur le stellarator construit ... Lire la suite » |
 | À la demande du Laboratoire national des champs magnétiques intenses de Grenoble, le SACM a étudié la faisabilité d’un aimant supraconducteur de 8,5 teslas qui, autour des aimants résistifs à haut champ existants (35 teslas), permettra à l’ensemble hybride d’atteindre 43 teslas dans un diamètre de 34 mm. |
 | Le système magnétique du détecteur Atlas installé sur le Large hadron collider (LHC) au Cern, est formé de plusieurs aimants supraconducteurs fonctionnant à la température de l’hélium liquide, soit –269 °C. Il comprend un toroïde central, deux toroïdes d’extrémité et un solénoïde central. L’Irfu a été responsable de la conception et du suivi industriel de la construction du toroïde central dans le cadre d’un accord de collaboration signé avec le Cern en 1997. |
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15 septembre 2004
Les détecteurs de physique comme ceux du futur LHC au Cern nécessitent des champs magnétiques intenses qui courbent la trajectoire des particules afin d’en mesurer la quantité de mouvement. Le système magnétique du détecteur Atlas du LHC est formé de plusieurs aimants supraconducteurs à la température de l’hélium liquide, soit –269 °C. Il comprend un toroïde central, deux toroïdes d’extrémité et un solénoïde central. Les huit bobines du toroïde central font chacune 25 m de long sur 5 m de large, et leur alimentation nécessite un courant de 20500 ampères ! Pour garantir le fonctionnement des aimants supraconducteur, on procède à des essais avec des courants d’intensité supérieure à celle ... Lire la suite » |
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27 octobre 2008
Le Dapnia vient de connaître un double succès dans Atlas, la plus grande des expériences en cours de construction auprès du LHC au Cern.
Un courant de 21 000 ampères a été injecté dans la nuit du jeudi 9 novembre 2006 dans les 8 bobines de l’aimant d’Atlas, soit 500 ampères de plus que le courant nécessaire pour produire le champ magnétique prévu. Tous les tests de fonctionnement ont été passés avec succès pour ce qui constitue désormais le plus grand aimant supraconducteur au monde. Ce succès récompense l’engagement du Dapnia dans la ... Lire la suite » |
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07 avril 2005
Une cérémonie officielle a marqué le 1er mars 2005 l’arrivée au Cern du cinquième et dernier module de la bobine supraconductrice du détecteur CMS. Cette étape majeure fera du solénoïde supraconducteur de CMS le plus grand et le plus performant jamais réalisé : le champ magnétique de 4 T dans une ouverture de 6m de diamètre et sur une longueur de 12,5m conduit à une énergie stockée de 2,6 GJ.
Après les tests en surface au Cern, le solénoïde de CMS sera descendu courant 2006 dans la caverne expérimentale à 90m sous terre. Il sera rendu opérationnel mi-2007 afin d’être prêt dans le détecteur dès que le LHC produira ses premières collisions.
Dès le démarrage du projet au début des années ... Lire la suite » |
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23 décembre 2009
Après l'accident survenu sur l'accélérateur du LHC quelques jours après sa mise en service en 2008, la collaboration ATLAS était impatiente d'observer de « vrais » événements produits au centre du détecteur, et de faire fonctionner l'appareillage en conditions réelles. Après quelques jours d'essais avec un seul faisceau, Atlas enregistrait le 23 novembre ses premières collisions proton-proton, à l'énergie d'injection dans le LHC (450 GeV par faisceau, soit 900 GeV dans le centre de masse de la collision). Les analyses ont permis de reconstruire des particules ... Lire la suite » |
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11 septembre 2009
Depuis le 23 Avril 2009, le MSS (Magnet Safety System) est opérationnel au J-PARC (Japan Proton Accelerator Research Complex, Tokaï, Japon).
Le MSS, conçu et réalisé par l'Irfu / SIS, protège 28 aimants supraconducteurs à fonctions combinées (dipôles et quadripôles). Ces aimants, parcourus par un courant de 4400 A, courbent un faisceau de protons selon un arc de 90 degrés, dans un tunnel de 150 m de long. Les protons sont destinés à produire des neutrinos envoyés vers le détecteur Super-Kamiokande, à 295 km à l'ouest de Tokai, en passant sous la surface de la ... Lire la suite » |
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15 décembre 2005
CMS, l’expérience de physique des particules à la recherche du boson de Higgs auprès du LHC au Cern, vient de franchir une étape majeure de sa construction. Fin novembre, les derniers éléments de son aimant, le plus grand solénoïde au monde, ont été mis en place. |
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10 octobre 2012
Début octobre, le cryostat du projet JT60SA est arrivé à l’Irfu. Cette pièce imposante avec ses 70 tonnes, ses 11,5 mètres de long et 7,5m de large, est destinée à caractériser 18 aimants supraconducteurs qui équiperont le tokamak JT60SA au Japon dont le premier plasma est prévu en 2019.
L’Irfu a été choisi pour son expertise en aimants supraconducteurs. L’équipe d’ingénieurs a conçu la station d’essai et est en charge de son intégration ainsi que de la caractérisation des 18 aimants.
L’année ... Lire la suite » |
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27 octobre 2006
Dix ans d’attente : Les physiciens de la collaboration Compass au Cern n'espéraient plus la livraison de leur nouvel aimant supraconducteur.
Arrivé au Dapnia avec un an de retard pour être testé, cet aimant fabriqué par une société privée se révéla de surcroît affecté par deux avaries majeures qui faillirent mettre définitivement terme au projet.
Il a fallu que les équipes du Dapnia déploient des trésors d’astuces et d’énergie pour réparer l’aimant, le tester, l’instrumenter et le livrer en fin de compte dans les temps. Le nouvel ... Lire la suite » |
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06 juillet 2005
Le Dapnia a conçu et réalisé un aimant supraconducteur, avec les systèmes de contrôle et de sécurité associés, pour l’expérience CLAS/DVCS au laboratoire Jefferson (Virginie, USA). Cet aimant, formé de deux bobines et de conception cryogénique originale, vient s’insérer à l’intérieur de l’aimant toroïdal de CLAS, où son intégration magnétique et mécanique a nécessité de résoudre de nombreux problèmes. Testé fin décembre 2004 au service des accélérateurs, de la cryogénie et du ... Lire la suite » |
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23 décembre 2009
Depuis le redémarrage du LHC le 20 novembre, CMS a bénéficié des excellentes performances d'opération du collisionneur pour enregistrer de nombreuses données utiles à la vérification de son bon fonctionnement et à son étalonnage. CMS a démontré durant cette période la stabilité des conditions de travail du détecteur, ainsi que l'efficacité de sa chaîne d'analyse des données, depuis le détecteur jusqu'aux équipes d'analyse à travers le monde, et ceci en dépit de conditions de faisceaux changeant très rapidement. ... Lire la suite » |
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05 décembre 2008
CMS renforce sa préparation aux premières prises de données du LHC, en partie grâce aux contributions des équipes de l'Irfu.
Le 14 novembre 2008, le solénoïde géant de CMS a produit avec succès son champ nominal de 4 T . Ce succès couronne les efforts de l'Irfu dans la conception et la réalisation du plus grand solénoïde supraconducteur du monde. Pendant cette période d’environ un mois, les équipes de CMS ont effectué une campagne de prise de données cosmiques ininterrompue avec le détecteur dans les conditions nominales, collectant ainsi 300 millions d'événements. Cette réussite a permis de mettre en valeur des compétences spécifiques à l’Irfu, notamment en matière ... Lire la suite » |
Expériences
