Institut de recherche sur les lois fondamentales de l'Univers

En cours d’installation sur le site CEA Paris Saclay depuis juillet 2017, le colosse magnétique de 132 tonnes est désormais pleinement opérationnel. Les équipes ont dû pour cela relever tous les défis que représente la mise en œuvre d’un tel équipement :

• Connecter l’aimant aux équipements auxiliaires déjà installés et testés (usine cryogénique, alimentations électriques, système de contrôle-commande) :
• Atteindre une température homogène de 1,8 K : l’aimant doit être refroidi à 1,8 K (- 271 °C), température à laquelle l’hélium, son « liquide de refroidissement », est dans un état physique particulier, dit « superfluide ». À ce niveau de température, le conducteur qui compose l’aimant (alliage niobium-titane) n’oppose alors aucune résistance au courant électrique qu’il transporte, évitant ainsi toute dissipation du courant et tout échauffement : il est à l’état supraconducteur.
• Monter par paliers pour atteindre 11,7 T[1] : une fois le conducteur refroidi à sa température nominale, il a fallu ensuite injecter progressivement le courant dans l’aimant pour atteindre le champ magnétique prévu de 11,7 T. Cette « montée en puissance » s’est réalisée en plusieurs étapes, avec de nombreux essais électriques et magnétiques, ainsi que des tests des procédures d’arrêt d’urgence. En tout, 1 300 procédures prévues pour détecter l’apparition de défauts potentiels ont été testées.

Pour atteindre son champ magnétique nominal, l’aimant est alimenté par un courant de 1 500 ampères, et les bobines de conducteur sont en permanence refroidies par 7 000 litres d’hélium à l’état superfluide. Avec un champ magnétique de 11,7 T c’est un record mondial dans le domaine de l’IRM, et un record absolu avec ce type de matériau supraconducteur. La fabrication de ce prototype de 132 tonnes, de 5 m de longueur pour 5 m de diamètre extérieur, et 90 cm de diamètre intérieur, aura demandé 6 ans dans les usines de Alstom – devenu GE – à Belfort ; et près de deux ans de travaux d’installation et de tests, pour arriver à sa mise en service opérationnelle.

Au cours des prochains mois, de nombreux équipements seront ajoutés à l’aimant pour le transformer en appareil d’IRM à même de réaliser des images du cerveau de volontaires : bobines de gradients, antennes radiofréquences, lit patient, habillage extérieur.

[1] Champ magnétique terrestre : 5.10-5 T ; IRM hospitaliers standards : 1,5 à 3 T ; aimants du LHC : 8,5 T ;, il existe également des IRM de faible diamètre, uniquement utilisés dans le cadre de recherches précliniques, pouvant atteindre des champs magnétiques de 17 T.