Deux équipes du Laboratoire de Cryogénie et des Stations d’Essais (LCSE) et du Laboratoire d’Études des Aimants Supraconducteurs (LEAS) du CEA/Irfu, au sein du Département des accélérateurs, de cryogénie et de magnétisme, ont réussi pour la première fois au monde à refroidir un aimant supraconducteur avec des caloducs oscillants fonctionnant à la fois aux températures cryogéniques du néon et de l’hélium.
Dans le cadre du projet PACIFCS (ANR), une station d’essais a été construite spécifiquement pour étudier et développer des liens thermiques cryogéniques innovants, ici des caloducs oscillants, pour les aimants supraconducteurs. C’est la station MagicPHP (Magnet Innovative Cooling by Cryogenic PHP) dans laquelle a été testé un aimant supraconducteur à haute température critique (HTS) de 10 T.
La source de froid n’est pas un fluide cryogénique comme l’hélium par exemple, mais un cryogénérateur auquel sont thermiquement couplés deux caloducs oscillants capables de fonctionner sans gravité. Les caloducs oscillants sont des liens thermiques très efficaces fonctionnant avec un fluide diphasique proche de la saturation (phases liquide et vapeur proches de l’équilibre thermodynamique) où les forces capillaires sont dominantes. Ceci permet de les utiliser dans des environnements sans gravite. Les tests ont démontré que ces caloducs particuliers sont capables de refroidir un tel aimant en fonctionnement nominal, mais aussi d’absorber des accidents thermiques dynamiques comme des quenchs avec une rapidité compatible au fonctionnement de ces aimants. Les premiers résultats ont été publiés dans la revue Cryogenics.
Cette réussite constitue une avancée majeure, démontrant que ce type de caloducs non-gravitaires peut être utilisé pour des applications où la gravité est très réduite à l’instar des aimants très forts champs dont les forces magnétiques peuvent compenser la gravité ou pour les architectures de refroidissement cryogénique destinées aux applications spatiales.
Ce travail a bénéficié d’une aide de l’État gérée par l’Agence Nationale de la Recherche au titre du Programme d’Investissements d’Avenir portant la référence ANR-21-ESRE-0049 (PACIFICS) et d’un financement DACM.
Contact : Bertrand Baudouy
