Le Département d'Électronique des Détecteurs et d'Informatique pour la Physique

L’orientation des tubes de refroidissement est horizontale. La station expérimentale Thermosiphon a été adaptée pour cette configuration. L’orientation horizontale engendre des instabilités d’écoulement à bas flux de chaleur et des oscillations de débit. Ces oscillations sont créées par un effet de geysering où la vaporisation de l’hélium dans le tube de refroidissement crée un déséquilibre périodique de poids entre les deux branches de la boucle. Mais l’impact sur le refroidissement reste négligeable puisque les variations de température sont inférieures à quelques dizaines de millikelvins. À faible flux de chaleur, l’ébullition nucléée domine les transferts de chaleur et les mesures ont permis de valider le concept de refroidissement de l’aimant R3B-Glab. À plus haut flux de chaleur, on retrouve les propriétés d’un écoulement diphasique horizontal.

D’autres recherches sur des boucles de circulation naturelle verticale à plus haute température sont en cours et pourraient avoir une application pour le refroidissement d’aimants supraconducteurs à haute température critique. Des mesures en azote ont montré que pour les faibles flux de chaleur, l’écoulement est monophasique et c’est un régime de convection mixte qui s’établit (combinaison de convection naturelle et forcée). Au delà d’une valeur critique du flux de chaleur, il y a apparition de l’ébullition nucléée. Les boucles de circulation en azote possèdent une grande capacité de refroidissement puisque l’on peut extraire plusieurs kW/m² pour des augmentations de température de la paroi de quelques K à 77 K.