À gauche : La structure magnétique composée de 6 bobines trapézoïdales. Au milieu : la masse froide de l’aimant comprenant les quatre boîtes à bobines ainsi que les plaques de liaison et leurs supports cryogéniques. Les boîtiers de jonction électrique entre les câbles supraconducteurs sont visibles ici sur fond rouge. En jaune figure le réservoir de 460 l alimentant les tubes de refroidissement indirect à 4,5 K par circuit thermosiphon. À droite : le cryostat flanqué de son satellite cryogénique regroupant les connections externes ; l’ensemble sera déplacé sur coussins d’air. La masse totale de l’aimant est de 55 tonnes.
La collaboration européenne R3B (Reactions with Relativistic Radioactive Beams of exotic nuclei), regroupant 63 instituts de 21 pays et 230 physiciens, met en place auprès du laboratoire GSI de Darmstadt en Allemagne un programme consacré à la physique émergente des noyaux exotiques aux énergies relativistes. Celuici nécessite la construction d’installations expérimentales aux performances accrues : réactions en cinématique inverse, détection intégrale des produits de réaction, et résolution en impulsion. Au sein de l’ensemble de détection R3B, le spectromètre supraconducteur de grande acceptance Glad (GSI Large Acceptance Dipole) jouera un rôle central. L’avant-projet a été réalisé dans le cadre du 5e programme-cadre de recherche et développement européen (5e PCRD). La décision de financer la construction de l’aimant Glad a été prise en octobre 2005, au titre du 6e PCRD.
SPÉCIFICATIONS DU SPECTROMÈTRE
Analysant les particules issues des réactions entre le faisceau d’ions radioactifs et la cible secondaire, le dipôle Glad doit prendre en compte les spécifications suivantes :
? Une intégrale de champ de 4,8 T.m permettant de dévier de 18° les ions lourds de forte rigidité magnétique (typiquement 15 T.m pour 132Sn50+) et jusqu’à 50° les protons.
? Une grande ouverture angulaire, horizontale comme verticale (± 80 milliradians à l’entrée), assurant de plus la transparence aux neutrons non déviés par le champ magnétique.
? Une grande acceptance en impulsion permettant de détecter simultanément les protons et les noyaux lourds relativistes, à des énergies de l’ordre du giga-électronvolt (GeV) par nucléon.
? Un champ de fuite négligeable (< 20 mT), en particulier autour de la zone de la cible, située 1 m en amont de la face d’entrée de l’aimant.
? Une résolution de 10-3 en impulsion et de 1 milliradian en angle reconstruit à la cible.
Courbe de training de la masse froide jusqu’au courant nominal.
Masse froide déposée dans le demicryostat inférieur. La partie supérieure emballée dans de la superisolation est le réservoir hélium de 460 litres alimentant le thermosiphon. À droite : Aimant complet avec son satellite au premier plan.
VALIDATION DU FONCTIONNEMENT DE LA BOBINE
Après les tests cryogéniques de la masse froide effectués en 2012 ayant conduit à une modification de la thermalisation du pied fixe de la masse froide, de nouveaux tests ont permis d’atteindre le courant nominal de 3 584 A en décembre 2013. La montée de courant progressive à une vitesse maximale de 2 A/s a cependant été brutalement interrompue à cinq reprises par une transition résistive du bobinage (« quench »). Ces transitions apparaissant à des courants de plus en plus élevées correspondent à une phase de mise en place des bobinages dans leur boîtier en alliage d’aluminium.
Ce positionnement progressif des conducteurs sous l’effet du chargement mécanique intense s’effectue de proche en proche à chaque montée de courant (« training ») jusqu’à l’obtention du courant nominal. Une fois ce courant atteint, il peut être ramené à zéro puis remonté à sa valeur nominale sans encombre. Un cycle cryogénique peut cependant réinitialiser le processus.
Aimant complet avec son satellite au premier plan.
INTÉGRATION DE LA MASSE FROIDE DANS SON CRYOSTAT
Suite à ces tests positifs, la masse froide a été intégrée dans son cryostat final. En premier lieu, la masse froide a été équipée de son busbar définitif. Ensuite l’opération a consisté en un montage façon « poupées russes » des éléments provenant de l’industrie : écran thermique de Zanon (Italie), Superisolation de Jehier (France) et enceinte à vide de SDMS (France). Enfin l’aimant est finalisé par la réalisation de son satellite cryogénique qui comprend les amenées de courant, les vannes cryogéniques et l’intégralité du routage des câbles d’instrumentation.
Un ensemble de tests (étanchéité, isolation électrique, positionnement, contrôle de l’instrumentation) a été réalisé tout au long de cette intégration. En octobre 2015, l’aimant de 55 tonnes, accompagné de ses baies de contrôle et de sécurité, a été transféré sur le site de GSI où il sera installé en Cave-C puis connecté à son alimentation de puissance et à son réfrigérateur. La mise en service de l’aimant est prévue fin 2016.
Déchargement de l’aimant à GSI.
• Physique et technologie des aimants supraconducteurs › Aimants supraconducteurs pour la physique des 2 infinis
• Le Département des accélérateurs, de cryogénie et de magnétisme (DACM)
• Laboratoire d'’études des aimants supraconducteurs (Léas) • Laboratoire de cryogénie et des stations d’essais (LCSE)
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Dernière mise à jour : 20-11-2024
