Vue éclatée du système magnétique du tokamak JT-60SA. En rouge, les bobines toroïdales
Dans le cadre de l’accord entre l’Europe (F4E, Fusion for energy) et le Japon (JAEA, Japon atomic energy agency) sur l’approche élargie pour la fusion contrôlée par confinement magnétique, l’Europe a en charge la rénovation du tokamak JT-60 situé à Naka au Japon, en particulier l’étude, la réalisation et les tests de 18 nouveaux aimants supraconducteurs toroïdaux utilisés pour le confinement magnétique du plasma. Le SACM a en charge la réalisation de la station de tests à froid de ces 18 aimants supraconducteurs. Le test du 1er aimant est prévu en mai 2014.
La fabrication de 9 bobines toroïdales est sous la responsabilité de la France via le CEA ; les 9 autres sont sous la responsabilité de l’Italie via l’agence nationale italienne pour l’efficacité énergétique, l’ENEA. Les Instituts du CEA concernés par les tests des bobines sont l’Institut de nanosciences et de cryogénie (Inac) de Grenoble, l’Institut de recherche sur la fusion magnétique (IRFM) de Cadarache et l’Institut de recherche sur les lois fondamentales de l’Univers (Irfu) de Saclay.
Le projet se décline en deux phases principales :
- la phase de développement qui consiste en l’étude, la réalisation et la validation de la station d’essais au moyen d’un aimant prototype de démonstration ;
- la phase d’exploitation qui consiste en la réalisation des tests de validation des 18 aimants toroïdaux.
L’équipe de la station de tests à froid devant le cryostat.
Description globale de la station de tests. À gauche : les baies d’instrumentation en orange, la salle de contrôle en bleu, l’alimentation électrique de 26 000 A en gris et les supports des bobines pour les tests cryogéniques en violet. À droite : le cryostat en violet avec sa boîte à vannes en bleu et le réfrigérateur d’hélium en cyan.
Les essais cryogéniques des premières bobines de chaque constructeur (2 constructeurs de 9 bobines chacun) seront identiques aux tests de série à l’exception près qu’ils incluront un quench provoqué par une augmentation de la température de fonctionnement. Ces deux premiers tests seront importants pour :
- vérifier que les deux bobines répondent aux spécifications techniques, étudier leur comportement dans les conditions nominales de test, contrôler leur marge de température qui définira la marge de température des bobines de série ;
- contrôler le bon fonctionnement des mesures de potentiel des bobines et acquérir des informations pour le fonctionnement de la future machine.
Un cryostat de 7 m par 10 m pourra accueillir et tester un aimant à la fois. L’implantation de la station d’essais permet la préparation, en parallèle, d’autres aimants. Les aimants seront testés à des débits d’hélium de 2 g/s par conducteur, à une pression d’entrée de 5 bar et à un courant nominal de 25,7 kA. La température des tests sera incrémentée jusqu’à être à la limite des conditions de quench (de 5 K à 7,5K).
• Détection des rayonnements › Réalisations en réponse aux enjeux sociétaux Physique et technologie des aimants supraconducteurs
• Le Département des accélérateurs, de cryogénie et de magnétisme (DACM)
• Laboratoire de cryogénie et des stations d’essais (LCSE) • Laboratoire d'’études des aimants supraconducteurs (Léas)
