Dans le cadre de la contribution de l’Europe à la réalisation du Tokamak Japonais JT-60SA, l’Irfu/SACM est en charge de la conception, la réalisation et l’exploitation d’une station d’essais cryogénique pouvant tester chacun des 18 aimants toroïdaux du Tokamak dans ses conditions nominales de fonctionnement. L’objectif principal de ces essais est de démontrer le bon fonctionnement de chaque aimant à 25,7 kA et 5 K mais également de déterminer la marge en température du Tokamak en mesurant la température de quench de chaque bobine.
En 2013, la phase de design de la station étant complètement terminée, les principaux marchés du projet ont pu être lancés. Les plus importants d’entre eux concernaient :
? Le circuit cryogénique : la fourniture du circulateur froid, des vannes cryogéniques et du réservoir d’hélium liquide.
? Le circuit électrique : la mise à niveau de l’alimentation électrique à 25,7 kA ainsi que la conception et la réalisation d’une paire d’amenées de courant en matériau supraconducteur à haute température critique (HTS).
? Le contrôle commande : la fourniture des automates et de tous les capteurs de pression, température et débit.
? La protection : la conception et la réalisation des cartes composant le système de protection de l’aimant en cas de quench (Magnet Safety System).
Suite au lancement de tous ces marchés, l’activité majeure du projet s’est partagée en 2014 entre suivi de fabrication, intégration et réalisation de la station d’essais dans le hall 126. Les chantiers les plus importants furent :
? L’installation des équipements cryogéniques tels que les vannes, le circulateur, le tank hélium et le raccordement de tous leurs circuits hydrauliques à l’intérieur de la boîte à vannes.
? Le déplacement de l’alimentation électrique 25,7 kA et son raccordement aux amenées de courant via 20 mètres de câbles souples refroidis à l’eau et suspendus à 8 mètres de hauteur.
? Le câblage de toute l’installation comprenant le réseau, l’instrumentation et l’automatisme.
? L’intégration et le test de toutes les cartes constituant le système de protection de l’aimant.
Une fois la réalisation de la station terminée fin 2014, l’année 2015 a été consacrée aux tests et à la validation de la station dans sa globalité. La première étape fut de vérifier une grande partie des équipements de manière individuelle comme par exemple le test de tous les automates et des entrées et sorties de tous les signaux analogiques ou digitaux. Par la suite, deux essais majeurs de validation ont été réalisés :
? Le test au courant nominal à 25,7 kA d’un court-circuit supraconducteur reliant les deux amenées de courant de la station. Ce premier essai a permis de valider l’ensemble du circuit électrique de l’installation et le fonctionnement pour la première fois des amenées de courant supraconductrices aux valeurs nominales de courant et de température.
? La mise en froid et le test à 5 kA d’un aimant prototype du stellarator W7X avec une bobine pesant environ 5 tonnes. Cet essai a permis de valider dans un premier temps les performances et le processus de réfrigération de la station. Une fois la température de 5 K atteinte, le test à 5 kA, il a également validé le système de protection des aimants dans sa globalité par l'initiation et détection d’un « quench » dans la bobine.
Au dernier trimestre de l’année 2015, la station d’essais JT-60SA était complètement validée et prête à temps pour accueillir la première bobine toroïdale du Tokamak qui est arrivée en décembre 2015 et qui a été testée avec succès dans les semaines suivant son arrivée.
• Détection des rayonnements › Réalisations en réponse aux enjeux sociétaux
• Le Département des accélérateurs, de cryogénie et de magnétisme (DACM)
