Le projet FRESCA2 finit en beauté avec un record de champ magnétique à 14,6 teslas et 1,9 kelvin

14 octobre 2019

Vue partielle du bobinage d’une galette de FRESCA2

Après bobinage, la septième et dernière bobine de FRESCA2 a quitté Saclay en juin 2019 dans son moule de réaction, mettant fin à l’activité de l’Irfu sur ce projet démarré en 2009 en collaboration avec le CERN. Cette bobine de type 3-4 est une bobine de réserve, qui, après réaction, instrumentation et imprégnation au CERN, viendra rejoindre sa sœur de type 1-2 sur les étagères du CERN.

Lors d’une première étape, le dipôle FRESCA2, un aimant dipôle en Nb₃Sn de 100 mm d’ouverture testé au CERN, avait atteint un champ de 13.3 T (cf. fait marquant du 20/09/2017). Une nouvelle série de tests en avril 2018, après modification du préchargement mécanique de l’aimant, avait permis au dipôle FRESCA2 d’atteindre 14,6 T à la température de 1.9 K, un nouveau record de champ pour un dipôle de cette ouverture. Lors de ces essais, la stabilité de son fonctionnement a été validée respectivement à 14,4 T et 1.9 K et à 13.6 T et 4,5 K. Le dipôle a été qualifié : il va pouvoir maintenant être utilisé comme une station d’essai pour accueillir, en particulier, les tests de petits aimants réalisés à partir de supraconducteur à haute température critique.

Courbes de training [1] de FRESCA2 – Une première campagne de tests avec l’assemblage FRESCA2a n’avait pas permis de dépasser 12,2 T car une bobine s’était révélée défectueuse. Après remplacement de cette bobine, l’assemblage FRESCA2b avait atteint un champ de 13,3 T. La dernière campagne de test avec FRESCA2c en avril 2018 a permis d’atteindre un champ de 14,6 T. (courtesy of G.Willering – Cern).

FRESCA2, c'est quoi ?

FRESCA2 est un dipôle à haut champ de 1,5 m de long initialement conçu pour fournir un champ central relativement homogène de 13 T à 4,2 K dans une ouverture de 100 mm. La géométrie retenue est une configuration en blocs ; chaque pôle est constitué de 2 bobines « racetrack », formées chacune de deux couches de conducteur ayant les têtes inclinées pour dégager l’ouverture. Le conducteur est un câble en Nb3Sn de type Rutherford, constitué de 40 brins de 1 mm de diamètre.

Sa conception et sa réalisation sont le fruit d’une collaboration entre le CERN et deux départements de l’Irfu, le DACM et le DIS. Initiées dans le cadre du programme européen EuCARD (European Coordination for Accelerator Research and Development), les études se sont poursuivies dans le cadre du premier contrat de collaboration CERN/CEA sur les aimants supraconducteurs pour les futurs accélérateurs.
La réalisation de FRESCA2 répond à plusieurs objectifs : l’aimant est destiné à équiper la station de test de conducteurs au CERN FRESCA2 (= Facility for the REception of Superconducting CAbles), il s’inscrit dans le programme de R&D pour les futurs collisionneurs circulaires (FCC) et il fournira un champ de fond pour le test des câbles et aimants supraconducteurs utilisant des conducteurs Nb₃Sn et HTc (haute température critique) notamment les inserts développés dans le cadre des programmes EuCARD et EuCARD2, ainsi que les futurs développements.
La conception de l’aimant et de l’outillage nécessaire à sa construction a été faite par les équipes combinées des deux laboratoires et est un bel exemple de collaboration entre partenaires européens. Après leur bobinage à Saclay, les bobines ont été réagies, imprégnées et assemblées au CERN. Le CEA a réalisé 7 bobines, dont 2 sont des bobines de réserve.

[1] training : succession de quenchs [2] spontanés qui traduisent l’adaptation progressive de l’aimant aux contraintes.
[2] quench : transition résistive du supraconducteur sous l’effet de perturbations mécaniques, magnétiques ou thermiques.

*Section 2D du dipôle et photo de l’assemblage terminé*

Pour en savoir plus à l'Irfu : Fresca2

Contact : Françoise Rondeaux

#4672 - Màj : 12/12/2019

Département de Physique des Particules

Institut de recherche sur les lois fondamentales de l'Univers