Figure 1: photo de l’insert NOUGAT HTS-MI
La première campagne de tests de l’aimant haut-champ NOUGAT s’est déroulée avec succès au LNCMI Grenoble du CNRS. Ce laboratoire souhaite construire un aimant de 30 teslas par un assemblage d’aimant résistif du LNCMI et d’un aimant supraconducteur conçu par l'Irfu basé sur des matériaux supraconducteurs à haute température critique. A ce jour, le champ atteint est de 20,8 T dont 12,8 T générés par l'aimant supraconducteur seul. C’est une étape décisive vers le point de fonctionnement à 30 T de NOUGAT et la validation de la technologie de bobinage MI (Metal-as-Insulation), où l'isolation traditionnelle est remplacée par un co-blindage métallique, développée au laboratoire d'’études des aimants supraconducteurs (Leas) du DACM.
Le DACM est impliqué dans plusieurs projets d’aimant haut-champ notamment pour le médical (IRM) et les grosses stations tests (comme l'aimant hybride LNCMI à 43T). Pour obtenir des valeurs de champ élevées, il est nécessaire d’employer des matériaux supraconducteurs de nouvelle génération à haute température critique (High Temperature Superconductors ou HTS) à la place du NbTi ou Nb3Sn. La R&D HTS du département étudie les moyens de réaliser de tels aimants et de résoudre les problèmes inhérents à ces conducteurs à ces valeurs de champ intense (thèse de G. Dilasser [1], thèse de M. ALHarake [2], R&D interne pour les bobinages non isolés…).
[1] Etude expérimentale et numérique des courants d’écrantage dans les aimants supraconducteurs à haute température critique REBCO, thèse soutenue en 2017, G. Dilasser
[2] Contribution à l’étude d’un aimant haut-champ 30-40 T, thèse en cours, M. ALHArake
Dans le cadre de cette R&D, l’aimant supraconducteur à haute température critique NOUGAT a été étudié, réalisé et testé. L'expérience NOUGAT composé de l’aimant supraconduteur (appelé insert) et d'aimants résistifs a fonctionné jusqu’à 20,8 T de façon stable pendant 45 minutes. L'insert a généré 12,8 T dans un champ de fond de 8 T fourni par des bobines résistives ‘bitters’ au LNCMI Grenoble (point bleu foncé sur la figure 2).
Cet insert est composé de 9 double-galettes (figure 1) avec un diamètre interne de 50 mm utilisant le bobinage ‘Metal-as-Insulation’ (MI) consistant à remplacer l’isolation traditionnelle par un co-bobinage métallique (voir page dédiée ici); on peut ainsi supprimer le système de protection complexe car le bobinage réagit de manière autonome à un quench grâce au contournement de la zone résistive par le courant.
C’est une première étape décisive vers son point de fonctionnement à 30 T (10 T générés par l’insert dans 20 T extérieurs, point rouge sur la figure 2). En effet, le point de fonctionnement lors de cette première campagne de tests est légèrement supérieure à celui nécessaire pour le fonctionnement à 30 T (72% sur la droite de charge). Les tests finaux seront effectués jusqu’à cette valeur au printemps 2019 quand la nouvelle station d’essais du LNCMI Grenoble sera disponible.
Cet insert a pu être réalisé au DACM grâce à un financement ANR regroupant 3 partenaires, le CEA, le CNRS-LNCMI et l'institut Néel.
Contacts : Philippe Fazilleau, Thibault Lécrevisse
Figure 2 : résultats de la campagne de tests avec en bleu les valeurs des tests de fonctionnement et en rouge le point de fonctionnement final souhaité.
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