Service des Accélérateurs, de Cryogénie et de Magnétisme

La technique d’Imagerie par Résonance Magnétique (IRM) est un outil de diagnostic et de recherche pour les neurosciences. Son évolution conduit vers des instruments corps entier fonctionnant à très haut champ de 0,5 à 1,5 Tesla pour les examens médicaux et de 3 à 5 Tesla pour les appareils de recherche.

Objectifs

Le projet NeuroSpin vise à développer un centre comprenant 4 imageurs:
o Recherche clinique : imageurs 3T et 7T (Siemens)
o Recherche pré clinique: imageur 17T, petite ouverture (Bruker)
o Recherche clinique: imageur 11.75 T/900mm (programme ISEULT)
o Recherche pré clinique: imageur 11.75T/1000mm (projet futur)
Les 2 derniers à hauts champs et grandes ouvertures n’existent pas sur le marché et font l’objet d’un programme de R&D en collaboration avec la société Siemens, appelé ISEULT. 

Dans ce contexte, le projet NeuroSpin vise à développer un centre comprenant 4 imageurs:
• Recherche clinique : imageurs 3T et 7T (Siemens)
• Recherche pré clinique: imageur 17T, petite ouverture (Bruker)
• Recherche clinique: imageur 11,75 T/900mm (programme ISEULT)
• Recherche pré clinique: imageur 11,75T/1000mm (projet futur)

Les 2 derniers à hauts champs et grandes ouvertures n’existent pas sur le marché et font l’objet d’un programme de R&D en collaboration avec la société Siemens.

Dans ce contexte, le DAPNIA a été sollicité pour développer et réaliser les aimants supraconducteurs de 11,75 T corps entier.

Localisation

Description technique

Les principaux prototypes d’investigations sont décrits ci-dessous et comprendraient :

- Une bobine modèle supraconductrice de petite taille pour tester les principes d’homogénéisation à partir de blocs de doubles galettes.

- Un prototype d’échelle réduite pour l’étude des composants, des procédés de fabrication, des conditions de fonctionnement électromagnétique, thermiques et thermo hydrauliques envisagés pour l’aimant final.

- Un prototype dit échelle 1 réalisé à partir de l’assemblage de 8 ou 15 doubles galettes de conception définitive échelle 1 dans un cryostat pour effectuer des essais d’homogénéité et de stabilité de champ.

En parallèle, les tests de ces prototypes nécessitent la réalisation de stations de tests cryogéniques spécifiques. L’utilisation de ces stations sera aussi l’occasion d’évaluer et de valider les développements faits sur la cryogénie à 1,8K, le circuit d’alimentation électrique, le contrôle commande et la protection de l’aimant.


Spécificités

Les principales spécificités de cet aimant résident dans les points suivants :

o Etude et réalisation d’un aimant produisant un champ de 11,75T dans un diamètre de 900mm avec comme principales caractéristiques:
o Le niveau de champ (11,75T) jamais encore obtenu pour un aimant corps entier (900 mm de diamètre interne)
o Les dimensions de l’aimant (4 m de diamètre pour 4 m de long) et le poids (près de 150 tonnes)
o La technologie de réalisation du bobinage à l’aide de doubles galettes, analogue à celle employée sur ToreSupra, jamais encore utilisée pour des aimants d’IRM.
o Le courant utilisé sera supérieur à 1000 A ce qui nécessite un conducteur de grandes dimensions pouvant présenter des problèmes de stabilité intrinsèque avec des difficultés pour atteindre des densités de courant critique élevées.
o La cryostabilité du bobinage à 1,8 K.
o La nécessité d’un très grande nombre de jonctions à fort courant.
o Une homogénéité spatiale inférieure à 10-7 sur 10cm
o Une stabilité temporelle jusqu’à 10-10 par min, qui va demander le développement d’une technique d’alimentation en courant spécifique.
o Un blindage actif permettant un champ de fuite de l’ordre de 5Gauss à 10m longitudinalement et 5m radialement.
o L’utilisation d’un bain à 1,8K pressurisé et d’un liquéfacteur associé en permanence à l’aimant

Contribution du DAPNIA

Responsabilités scientifiques et techniques

Les responsabilités du Dapnia sont les suivantes :

Aimant 11,75 Tesla: FicheAimant
- Maîtrise d’œuvre de l’aimant 11,75T (leader du « sous-workpackage » correspondant.
- Étude générale de l'aimant.
- Étude de détail des composants et suivi industriel de leur réalisation (conducteurs, bobines, boite à bobine, etc....)
- Réalisation de prototypes.
- Suivi de l’assemblage de l’aimant.
- Essais de composants critiques.
- Essais et validation des prototypes.
- Essai et réception de l’aimant final. 

Un banc de test doit être réaliser pour validation de composants: FicheSEHT

L'étude et la réalisation de l'antenne RF (500MHz): FicheAntenneRF

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