Laboratoire de cryogénie et des stations d’essais (LCSE)

La mission du Laboratoire de Cryogénie et des Station d’Essais est la maîtrise de la cryogénie à l’usage de la physique dans les domaines des aimants supraconducteurs, des cavités accélératrices, des détecteurs de physique (cibles cryogéniques, calorimètres) et de la production et distribution d’hélium liquide.

Cette maîtrise s’exerce dans la capacité à concevoir, construire et faire fonctionner des installations cryogéniques de taille et de nature très variées. Les fluides utilisés dans nos systèmes sont l’hélium I et II, l’azote, l’argon ou l’hydrogène. Les études et réalisations portent principalement sur les cryostats et la cryodistribution associée, ainsi que sur la mise en œuvre des moyens de réfrigération à basse température allant du cryogénérateur au réfrigérateur à hélium de forte puissance (« cryoplant »). Les principaux développements technologiques sont axés sur l’amélioration des modes de refroidissement et de maintien aux basses températures (optimisation des liens thermiques, intégration de boucle de refroidissement ou de cryogénérateur). Ils concernent aussi la mise au point et l’intégration de cibles cryogéniques en hydrogène liquide ou solide, pour la physique nucléaire.

Pour ses développements et les demandes des projets, le laboratoire gère plusieurs stations d’essais et de caractérisation qui forment un ensemble de 16 équipements complémentaires permettant de déterminer les propriétés mécaniques, thermiques et électriques de divers matériaux (isolants, composites, alliages métalliques et supraconducteurs) aux températures cryogéniques, sous fort courant et sous champ magnétique, et de tester, dans leurs conditions nominales, des sous-ensembles cryogéniques complets (cryostats d’aimants, cryomodules…) ou leurs composants de base (masse froide de bobines, cavités RF, instrumentation…), dans des tailles allant de quelques millimètres à plusieurs mètres.

Des actions de R&D plus spécifiques sont menées sur les transferts thermiques à basse température (hélium II en milieu poreux, Pulsating Heat Pipe en azote, refroidissement par simple conduction), sur les écoulements diphasiques (thermosiphon en hélium I, en azote…) et sur la thermohydraulique lors de quench dans les aimants.

Le laboratoire compte, fin 2015, 15 ingénieurs dont 1 thésard et 13 techniciens.

 
#298 - Last update : 03/16 2018
More ...
Cétacé – test cryostat at variable temperature and hight magnetic field : Critical current measurements on superconducting samples. Maximum current intensity in sample: 2,000 A. Maximum magnetic field: 17 T. Magnet useful diameter: 64 mm. Useful diameter of the sample cryostat: 49 mm. Sample temperature : from 1.8 K to 200 K.  
Christiane : Critical current measurements on superconducting samples at 4.2 K. Maximum current intensity in sample: 3,000 A. Maximum magnetic field: 7 T. Magnet useful diameter: 90 mm.  
Magnet winding workshop : The workshop is equiped with two winding machines. One is used to wind solenoid magnets with external diameters of up to 2 m. The other one is dedicated to coils with a vertical rotation axis for realization of accelerator magnets of lengths up to 3 m or pancake coils.
Optimist magnet : Tests under magnetic field of components such as sensors, gauges, etc. at cryogenic temperature. Maximum magnetic field: 8.8 T. Magnet useful diameter: 150 mm. Horizontal axis.  
RMN magnet 530 : Tests under magnetic field of components such as sensors, gauges, etc. at room temperature. Maximum magnetic field: 2 T. Magnet useful diameter: 510 mm. Horizontal axis.  
Séjos – test station for superconducting joints : Tests of electrical joints at 4.2 K. Maximum current intensity in sample: 10 kA. Maximum magnetic field: 4.7 T. Magnet useful diameter: 90 mm. Useful diameter of the sample cryostat: 76 mm. A superconducting transformer will allow testing conductors at current intensity up to 70 kA.  
Test Cryostat at Variable Temperature and High Magnetic Field Saclay (CETACES) : Context Test station created in 2003 for the characterization of superconducting strands to meet R&D needs of large-scale projects (support in the strand choice in the early stages).   Critical current measurements on superconducting strands (1.8 K ≤ T ≤ 60 K) under high magnetic field (B ≤ 17 T). So far, there has been no need to work with higher temperature.
Vertical station : Context Tests of large magnet components (h ≤ 7.9 m, Φ ≤ 882 mm) at low temperature (in liquid helium or under vacuum, T ≥ 4.2 K).   Note that T = 4.2 K is the current temperature limit. Future tests performed in the framework of a LHC / CERN project (study of the Q4 quadripole) will require cooling down to T = 1.9 K.        
W-7X test facility : Trials on current intensity, isolating voltage, mechanical stress, pressure drop and temperature for magnets cooled with supercritical helium forced flow between 4.5 K et 7.6 K. 2 cryostats: 5 m useful diameter; 4.1 m useful height. 200 W at 4.2 K dedicated refrigerator. Data acquisition for cryogenic sensors up to 500 Hz and for voltage measurements up to 20 kHz.  

 

Retour en haut