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

Dans le contexte des améliorations du LHC, des efforts importants sont fournis pour concevoir des aimants d'accélérateurs avec l'alliage supraconducteur Nb3Sn qui permet d'atteindre des champs magnétiques plus élevés (>12T). Le but de la thèse est de proposer de nouvelles méthodes de calcul et de fabrication de dipôles à haut champ en Nb3Sn.

Lors d’études précédentes au CEA Saclay, une méthode d’isolation céramique a été mise au point. Durant les travaux de cette thèse, l’isolation céramique a été testée pour la première fois sur des câbles, dans les conditions d’un aimant d’accélérateur. Ces campagnes d’essais ont révélé que l’isolation céramique actuelle est trop fragile mécaniquement. Une étude sur des méthodes d'isolation alternatives a ensuite été menée, portant sur la modification des matériaux et du procédé d’imprégnation. L’objectif étant d’améliorer la tenue mécanique de l’isolation et de mieux répartir les contraintes à l’intérieur du câble.

Des méthodes de conception magnétique ont par ailleurs été proposées afin d’optimiser la forme bobinages, tout en respectant des contraintes d’homogénéité de champ, de marges de fonctionnement, de minimisation des efforts… Pour cela plusieurs codes d’optimisation ont été élaborés. Ils se basent sur des méthodes nouvelles utilisant des formules analytiques. Un code 2D a d’abord été élaboré pour des conceptions en blocs rectangulaires. Il a permis de proposer des conceptions à la fois théoriques et pratiques. Ensuite, un code 3D a été conçu pour l’optimisation des têtes de dipôles. Il consiste à modéliser le bobinage à l’aide de blocs élémentaires et est adapté aux conceptions de type blocs. Un autre code 3D a également été créé, il se base sur une modélisation des câbles supraconducteurs par des rubans. Il peut s’appliquer aussi bien aux conceptions en blocs qu’aux conceptions en secteurs angulaires. Ces codes 3D ont permis de proposer des configurations de têtes pour des aimants à haut champ.

Cette soutenance de thèse aura lieu à l'amphithéâtre F305 à Supélec.