Projet LNCMI : L'électroaimant supraconducteur 8,5 teslas

Aimant supraconducteur pour la station hybride de Grenoble

Représentation de l'aimant hybride 43 T : Les aimants résistifs du CNRS, seront situés dans la partie centrale. L'aimant supraconducteur en construction est en bleu et l'enceinte à vide du cryostat est en rouge.

Contexte et présentation

Le Laboratoire National des Champs Magnétiques Intenses (LNCMI à Grenoble) est le seul laboratoire en Europe à maîtriser le design et la fabrication de bobines résistives poly-hélices permettant d'atteindre des champs statiques de 35 teslas.

Dans l’objectif d’atteindre 43 teslas, le LNCMI mène le projet de réalisation d’un aimant hybride. Cet aimant est constitué de l'association de deux types d'électroaimants résistifs (bobines de Bitter et Polyhélices) insérés dans un électroaimant supraconducteur. L'ensemble ainsi constitué permet d’obtenir des champs magnétiques très élevés (43 T dans un diamètre de 34 mm).

Les 2 principaux concurrents du LNCMI, le High Fied Magnet Laboratory (HFML aux Pays Bas) construit deux aimants hybrides, et le National High Magnetic Field Laboratory ( NHMFL en Floride ) en annonce un en projet pour obtenir 45 teslas.

L'Irfu a assuré la conception de l'aimant supraconducteur, de la cryogénie de service qui lui sera associée et de sa protection. En 2017, les études sont terminées et ont été validées au cours de la revue finale de design devant un comité d'experts internationaux.

Le bobinage est en phase de prototypage chez BNG en Allemagne, les princpales réalisations mécanique se font dans l'industrie chez SDMS et l'insertion du conducteur supra dans sa goulotte de cuivre est assurée par le LNCMI en ses locaux.

Contribution de l'Irfu et collaborations

Mise en place d'une collaboration entre le CEA/DRF et le CNRS/LNCMI pour la réalisation de l’aimant supraconducteur. La collaboration est restreinte aux activités de conception, d’ingénierie, de réalisation et de test qui seront assurées par les agents de l’Irfu pour les études et la réalisation de l’aimant supraconducteur.

L'Irfu de la DRF contribue, via le DACM et le DIS, aux études de conception et aux suivis de réalisation liées à l'aimant, à sa cryogénie et à son système de protection. Les études liées à cet aimant supraconducteur ont été particulièrement poussées pour intégrer les modes de fonctionnement hybride qui entrainent des conditions de fonctionnement peu habituelles et qui engendrent des problèmes de sécurité hors normes en cas accidentel.

Plus précisément, le DACM a pris en charge les études liées à l'aimant, au satellite et aux liaisons de puissance électriques et thermiques entre ces deux éléments. Le DIS a pris en charge la conception mécanique, l'ingénierie amont et une partie du suivi de réalisation concernant ces éléments ainsi que le Magnet Safety System pour la protection. LE DACM et le DIS sont associés dans les suivis de réalisation du bobinage des principales pièces mécaniques de l'aimant et du satellite.

Les spécialistes de l'Irfu sont également appelés à participer pour leur expertise en contrôle commande, en instrumentation et pour le circuit de puissance.

Vue du satellite qui assure le contrôle en température de l'aimant et l'alimentation en puissance électrique.

Exemple de calcul de déformations dynamiques de l'aimant hybride en cas accidentel et type de supports cryomécaniques inventés pour faire face aux efforts exceptionnels engendrés
(Brevet-FR2991809_A1).

Objectif

Mise en service de l'aimant supraconducteur prévue pour fin 2020 puis montée en champ en mode hybride pendant l'année 2021.

Contacts

Responsable Scientifique : Christophe Berriaud

Chef de Projet : Bertrand Hervieu

#2833 - Màj : 28/10/2019

• Détection des rayonnements › Réalisations en réponse aux enjeux sociétaux Physique et technologie des aimants supraconducteurs › Instrumentations et développements pour les aimants de recherche

• Institut de recherche sur les lois fondamentales de l'Univers (Irfu) • Le Département des accélérateurs, de cryogénie et de magnétisme (DACM)

• Laboratoire de conception, d’études et d’avant-projets (LCAP) • Laboratoire d'’études des aimants supraconducteurs (Léas) • Laboratoire de cryogénie et des stations d’essais (LCSE)

• Projet LNCMI : L'électroaimant supraconducteur 8,5 teslas

Voir aussi

La bobine supraconductrice pour l'aimant hybride du LNCMI

L’aimant hybride du Laboratoire National des Champs Magnétiques Intenses de Grenoble (LNCMI) est une combinaison de la bobine supraconductrice de 8,5 teslas étudiée à l’Irfu et de bobines résistives étudiées et réalisées par le CNRS. Dans le cadre de la collaboration établie entre le LNCMI et l’Irfu nous avons réalisé l’ensemble des études magnétiques et protection ainsi que mécaniques et cryogéniques pour la réalisation de l’aimant supraconducteur.