Division of accelerators, cryogenics and magnetism

La méthode de refroidissement basée sur le principe thermosiphon présente un grand intérêt en raison de sa simplicité, de sa nature passive et de son faible coût. Elle est adoptée pour le refroidissement à 4,5 K des aimants supraconducteurs comme celui du détecteur de particules CMS auprès du LHC au CERN à Genève ou du spectromètre 3RB-GLAD pour GSI.

Dans un premier temps, on présente dans ce séminaire l’étude expérimentale de l’évolution des propriétés thermiques et hydrodynamiques d’un écoulement d’He I diphasique en circulation naturelle lors de sauts de puissance pariétale. Des mesures de débit, chute de pression et température de paroi ont permis d’identifier les régimes apparaissant pendant le transitoire et les phénomènes thermiques entrant en jeu dans un tube de 6 mm de diamètre. Les expériences ont permis d’observer quelques phénomènes qualitativement différents des anciennes mesures avec des tubes de diamètres plus larges. Des cartes de comportement ont pu être établies permettant de distinguer les différents régimes obtenus en fonction des flux de chaleur appliqués. Le choix des valeurs de ces flux a été fait de manière à cibler plus précisément les transitions « critiques », c’est-à-dire lorsque le transfert thermique est dramatiquement détérioré par la perte de contact du liquide avec la paroi.

Dans un deuxième temps on présente une modélisation de la boucle à l’aide du logiciel de simulation COMSOL permettant de prédire l’évolution temporelle de certaines grandeurs caractéristiques de l’écoulement qu’il n’est pas possible de mesurer. La mesure du débit dans l’expérience nous permet de valider partiellement la méthode de calcul. Des grandeurs ainsi calculées comme le titre massique ou l’enthalpie nous donnent plus d’information sur les mécanismes qui amènent à la crise.