Le Département des accélérateurs, de cryogénie et de magnétisme (DACM)

Le département des accélérateurs, de cryogénie et de magnétisme a pour mission de développer et réaliser des accélérateurs de particules, des sources d’ions, des cavités accélératrices, des systèmes cryogéniques et des aimants supraconducteurs destinés aux programmes scientifiques de l’Irfu. Pour cela, le DACM possède des moyens d’assemblage, d’intégration et d’essais importants, allant de halls de bobinage et d’assemblage d’aimants, en passant par de grandes salles blanches pour les systèmes accélérateurs et des petites stations d’essais pour caractériser les matériaux, jusqu'à des stations de très grande taille capables de tester des ensembles complets.
Grâce à ses compétences de pointe, le DACM assure la maîtrise d’œuvre d’accélérateurs ou de parties d’accélérateurs tels Iphi, la conception et la maîtrise d’œuvre des aimants d’accélérateurs et des aimants intégrés à des dispositifs de détection ainsi que des dispositifs cryogéniques associés. Fort de ses compétences, le DACM applique ses technologies à d’autres champs de recherche comme l’énergie avec le tokamak JT-60SA ou les sciences de la vie avec l’aimant du projet Iseult.
Le DACM, afin d’assurer la conduite de projets de grande envergure, se doit de développer les moyens d’essais correspondants. Ainsi, il mène aussi un programme de R&D fort qui prépare l’avenir des technologies pour offrir les instruments nécessaires aux progrès de la recherche fondamentale et appliquée. Il conçoit et développe aussi les plates-formes et les stations d’essais ainsi que la production des fluides cryogéniques utilisé à l’Irfu.

Accès au site internet du DACM : http://irfu.cea.fr/dacm/index.php

Chef du Département : Pierre Védrine

Adjoint : Christophe Mayri

#2 - Màj : 22/08/2023

Voir aussi

CRYOPULSE : horizontal de 6 m de long permettant la caractérisation d’écoulements et de performances thermiques par des mesures de température et de pression dans des caloducs oscillants cryogéniques allant jusqu’à des longueurs de 4 m. Puissance disponible pour la boucle : 200 W.

DACM - l'organisation du département : Le DACM est structuré en 5 grands laboratoires technologiques qui reprennent chacun les grandes thématiques de nos activités résumées dans la présentation des laboratoires : Le LCSE Laboratoire de cryogénie et stations d’essais. Le LÉAS Laboratoire d’études sur les aimants supraconducteurs. Le LÉDA Laboratoire d’études et de développements pour les accélérateurs. Le LIDC2 Laboratoire d’intégration et développement des cavités et des cryomodules.

DACM - la R&D au coeur du département : La vitalité de la R&D du département repose sur des équipes regroupées autour de thématiques porteuses (nouveaux concepts d’accélérateurs, nouveaux matériaux pour cavités, cryomodules en mode continu, efficacité des sources radiofréquences, modes de refroidissements cryogéniques innovants, aimants à haut champ, etc.) et qui accueillent des jeunes doctorants et postdoctorants.

DACM - les missions : Le DACM est l’un des six départements de l’Institut de recherche sur les lois fondamentales de l’univers (Irfu) de la Direction la Recherche Fondamentale du CEA. Il déploie ses activités dans les locaux de l’ancien Laboratoire National Saturne, le LNS, et de l’ancien service des techniques instrumentales de particules élémentaires, le Stipe. Ses locaux rénovés, forment sur plus de 25 000 m2 une grande infrastructure technologique baptisée « Synergium ».

DACM - les projets passés et futurs : Les trois dernières années ont été jalonnées de nombreux succès : les injecteurs Spiral2 au Ganil à Caen et Ifmif à Rokkasho au Japon ont accéléré leur premier faisceau à leur énergie nominale. La masse froide de l'aimant d’imagerie médicale du projet Iseult est maintenant complètement assemblée. Elle comprend les 30 tonnes des bobines de blindage et les 80 tonnes de l'aimant principal. La station de tests des bobines toroïdales de JT-60 SA est aussi complètement validée et est prête à accueillir sa première bobine.

La station d’essais Seht : pour générer un champ magnétique de 8 T dans un grand volume, la station Seht utilise un bobinage solénoïdal avec un conducteur en NbTi assemblé en doubles galettes refroidies par un bain d’hélium superfluide à 1,8 K et 1,2 bar absolu. Ce solénoïde reconditionné pour Seht est l’ancienne bobine supraconductrice de l’aimant hybride (35 T) du LNCMI de Grenoble.

Laboratoire de chimie et salle blanche 170 m2 : Laboratoire de chimie 8 sorbonnes pour le traitement des échantillons et des cavités, dont une installation de chimie intégrée (installation fermée qui permet de traiter uniquement la surface interne par des acides filtrés, réduisant ainsi les risques de contamination). Abri de stockage attenant (acides, solvants). Installation de traitement des effluents (eau, acides), vapeurs. 2 stations de dégraissage par ultrasons (10 l, 120 l).

Liquéfacteur Hélial 4008 de la station de liquéfaction : En 2015, ce sont 131 000 litres d’hélium liquide qui ont été livrés à différents laboratoires situés sur le site du CEA Saclay ou dans ses environs. Le liquéfacteur de type Hélial « 4008 », d’une capacité d’environ 70 l/h, assure la production de l’hélium liquide dans 2 réservoirs de 6 000 et 18 000 litres qui contribuent à la grande souplesse de la gestion de la station de liquéfaction.

Liquéfacteur-réfrigérateur Cello associé à la station d'essais JT 60SA : La station d'essais JT-60SA a été étudiée et construite afin de valider les 18 aimants supraconducteurs qui seront assemblés sur le tokamak JT-60SA à Naka au Japon. Le liquéfacteur/réfrigérateur de type Hélial « Cello », initialement attaché à la station d’essais des aimants prototypes pour le LHC a été déplacé et assure maintenant le refroidissement de la station d’essais puis produit l’hélium liquide nécessaire à la réalisation des tests en courant des aimants.

Liquéfacteur-réfrigérateur Hélial 4003 associé à la station d'essais W-7X : station d’essais W7-X a permis de valider les 70 aimants supraconducteurs qui ont été assemblés sur la machine de recherche du programme européen de fusion thermonucléaire par confinement magnétique, le stellarator Wendelstein 7-x. Cette station d’essais est composée de 2 cryostats d’un diamètre utile de 5 m et d’une hauteur utile de 4,1 m. Le liquéfacteur de type Hélial « 4003 », d’une puissance d’environ 200 W à 4,2 K, assure son refroidissement.

Liquéfacteur-réfrigérateur Hélial 4012 associé à la plateforme SUPRATECH : Le liquéfacteur produit environ 170 L/h avec azote et 70 L/h sans azote. Il est composé d'un compresseur d'hélium 80g/s (1600 m3/h) et d'une boite froide Air Liquide, sa Puissance de réfrigération est d'environ 80 Watt à 1.8 K

Mesure de Conductivité Thermique d'Isolants et de Conducteurs (MECTIC) : Contexte Mesures de conductivité thermique d’échantillons (Φ ≈ 30 mm) d’isolants ou de conducteurs dans une gamme de température de 4.2 K ≤ T ≤ 300 K, par méthode différentielle ou intégrale.

Mesures de résistance de Kapitza et de conductivité thermique : Échantillon de faible épaisseur (0,5 mm), jusqu’à 80 mm de diamètre. Gamme de température : 1,7 K à 2,1 K.

Plateforme Betsi : Pour permettre les développements des sources d’ions et des équipements annexes comme les diagnostics, le SACM s’est doté d’une plateforme de tests appelée Betsi (Banc d’Études et de Tests des Sources d’Ions). Initialement prévu pour travailler avec des faisceaux de quelques kW (50 kV max et 50 mA) en mode pulsé, le banc Betsi est aujourd’hui en cours de modification (grâce à un financement Sesame) pour permettre la production de faisceaux de 10 kW (100 kV et 100 mA) en mode pulsé et/ou continu.

Plateforme RF 352 MHz : La plateforme RF 352 MHz est équipée : ? De deux klystrons Thales TH2089B pouvant délivrer chacun 1,3 MW de puissance RF en mode continu. ? D’un klystron pulsé Thales TH2179A avec un modulateur DTI intégré par Sigmaphi, de puissance crête 3 MW pouvant délivrer 240 kW de puissance RF moyenne, avec des durées de pulses comprises entre 10 et 3 600 μs et un taux de répétition compris entre 1 et 50 Hz. Ces caractéristiques couvrent en particulier le cycle utile de la source européenne de spallation ESS.

Salle blanche de 90 m2 : Compartimentée en 2 classes ISO : 7 et 5 pour l’assemblage des cavités après un rinçage à haute pression. ? Salle blanche de classe ISO 7 pour la préparation des pièces (nettoyage extérieur des cavités avant leur entrée en salle blanche) ? Salle blanche de classe ISO 5 de 52 m2 ? Boucle d’eau ultrapure et ultrafiltrée. ? Rinçage haute pression à l’eau pure ultrafiltrée.

Thermautonome : Contexte Caractérisation d’écoulements monophasiques et diphasiques (par des mesures de perte de pression et de température en paroi) le long d’une section de test verticale (h = 30 cm), dans des gammes de température 3 K ≤ T ≤ 30 K et de pression P ≤ 3 bars.

Département des accélérateurs, de cryogénie et de magnétisme

Institut de recherche sur les lois fondamentales de l'Univers