Utilisation du MgB2 pour des aimants supraconducteurs secs

Le diborure de magnésium (MgB2) est un matériau dont les propriétés supraconductrices ont été découvertes en 2001. Il présente une température critique de 39 K ce qui le classe dans les supraconducteurs à température critique intermédiaire, entre les basses températures critiques, comme le niobium titane (NbTi) et le niobium étain (Nb3Sn), et les hautes températures critiques comme les cuprates. Sa découverte a suscité un vif intérêt car ses constituants sont bons marchés et son procédé de fabrication est semblable à celui des supraconducteurs classiques. Il pourrait donc à terme se substituer au classique NbTi. Seuls deux fabricants dans le monde proposent des rubans ou des fils avec ce matériau : Columbus en Italie et HyperTech aux États-Unis.

 
Utilisation du MgB2 pour des aimants supraconducteurs secs

Station de test sans hélium pour mesure du courant critique d’un ruban de MgB2.

Les propriétés supraconductrices actuelles du MgB2 laisse envisager la réalisation d’aimants fonctionnant à une température de l’ordre de 10 K jusqu’à un champ magnétique de 4 T. Il est alors possible de concevoir une cryogénie sans hélium en utilisant des cryogénérateurs comme source de froid.

 

Cette perspective a conduit le service à démarrer un programme de R&D qui vise à développer les outils de dimensionnement et les outils techniques permettant la réalisation de tels aimants. Deux axes de recherche sont étudiés : la cryogénie spécifique à ce type d’application (amenées de courant, contact thermique isolant électrique, …), la conception de l’électroaimant (caractérisation du fil supraconducteur sous champ magnétique à différentes températures, protection de l’aimant en cas de transition, technique de bobinage, …).

 

Les travaux ont débuté fin 2011 dans le cadre d’une thèse en partenariat avec la société SigmaPhi. Une station de caractérisation sans hélium permettant de mesurer, jusqu’à 600 A et 3 T, le courant critique d’un ruban de MgB2 d’une longueur de plus d’un mètre sur un cylindre de 300 mm de diamètre à des températures de 10 K à 40 K a été réalisée. Les premiers résultats en champ propre ont été obtenus début 2013.

 

Les prochains objectifs du SACM sont le bobinage de doubles galettes de test et le bobinage d’un solénoïde permettant de générer 1 T dans un champ magnétique de fond de 3 T. Ces prototypes permettront de définir les marges de fonctionnement nécessaires à ce type d’aimant et d’étudier leur protection.

 
Utilisation du MgB2 pour des aimants supraconducteurs secs

Mesure du courant critique en champ propre d’un ruban de MgB2 de la société Columbus ; n est l’indice de transition.

Maj : 23/12/2013 (3349)

 

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