Division of accelerators, cryogenics and magnetism

Les aimants supraconducteurs doivent être maintenus à très basse température. La méthode de refroidissement de ces derniers par un thermosiphon en hélium diphasique est employée en raison de son faible cout, de sa simplicité et de sa nature passive. Ce système de refroidissement été retenu pour la conception et la fabrication de l’aimant R³B au CEA. Cet aimant présentant de longues sections horizontales, contraint le thermosiphon à une configuration horizontale jamais réalisée, et laisse de nombreux doutes quant à son utilisation et son efficacité. Il s’agit donc d’étudier expérimentalement le fonctionnement d’un thermosiphon dans une telle configuration, afin de valider son dimensionnement, d’extraire des paramètres permettant le dimensionnement du système de refroidissement (valeurs de débit, titre massique, coefficients de frottement, d’échange thermique). L’analyse des résultats expérimentaux s’accompagne d’une comparaison avec différents modèles théoriques. Enfin, une modélisation numérique du dispositif expérimental entier (une boucle monobranche composée principalement d’un réservoir, d’un tube descendant, d’un tube horizontal en spirale et enfin un tube remontant dans le réservoir) réalisée avec le logiciel Comsol Multiphysics, complète le travail présenté.