Le Département des accélérateurs, de cryogénie et de magnétisme (DACM)

Le département des accélérateurs, de cryogénie et de magnétisme a pour mission de développer et réaliser des accélérateurs de particules, des sources d’ions, des cavités accélératrices, des systèmes cryogéniques et des aimants supraconducteurs destinés aux programmes scientifiques de l’Irfu. Pour cela, le DACM possède des moyens d’assemblage, d’intégration et d’essais importants, allant de halls de bobinage et d’assemblage d’aimants, en passant par de grandes salles blanches pour les systèmes accélérateurs et des petites stations d’essais pour caractériser les matériaux, jusqu'à des stations de très grande taille capables de tester des ensembles complets.
Grâce à ses compétences de pointe, le DACM assure la maîtrise d’œuvre d’accélérateurs ou de parties d’accélérateurs tels Iphi, la conception et la maîtrise d’œuvre des aimants d’accélérateurs et des aimants intégrés à des dispositifs de détection ainsi que des dispositifs cryogéniques associés. Fort de ses compétences, le DACM applique ses technologies à d’autres champs de recherche comme l’énergie avec le tokamak JT-60SA ou les sciences de la vie avec l’aimant du projet Iseult.
Le DACM, afin d’assurer la conduite de projets de grande envergure, se doit de développer les moyens d’essais correspondants. Ainsi, il mène aussi un programme de R&D fort qui prépare l’avenir des technologies pour offrir les instruments nécessaires aux progrès de la recherche fondamentale et appliquée. Il conçoit et développe aussi les plates-formes et les stations d’essais ainsi que la production des fluides cryogéniques utilisé à l’Irfu.

Accès au site internet du DACM : http://irfu.cea.fr/dacm/index.php

Chef du Département : Pierre Védrine

Adjoint : Christophe Mayri

#2 - Last update : 08/22 2023

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RF measurement laboratory :

Cétacé – test cryostat at variable temperature and hight magnetic field : Critical current measurements on superconducting samples. Maximum current intensity in sample: 2,000 A. Maximum magnetic field: 17 T. Magnet useful diameter: 64 mm. Useful diameter of the sample cryostat: 49 mm. Sample temperature : from 1.8 K to 200 K.

Characterization Laboratory at Cryogenic Temperature (LabCaF) : Context Characterization of superconducting samples by measurement of the « Residual Resistivity Ratio » (RRR) (Φ ≤ 0.15 m, h ≤ 1 m, 4.5 K ≤ T ≤ 300 K) and measurement of the first critical field HC1 (Φ ≤ 0.3 m, h ≤ 1.33 m, 2 K ≤ T ≤ 40 K).

Chemistry laboratory and clean-room (Saclay) : Chemistry laboratory 8 fume hoods for the treatment of samples and cavities, including one closed chemistry cabinet for treating only the internal surface with filtered acids, thereby reducing the risk of contamination. Adjacent storage area for acids and solvents. Effluent treatment plant for water, acids and vapors. 2 ultrasonic degreasing stations (10 l and 120 l).

Christiane : Critical current measurements on superconducting samples at 4.2 K. Maximum current intensity in sample: 3,000 A. Maximum magnetic field: 7 T. Magnet useful diameter: 90 mm.

CRYOMECHA - Pressurized superfluid helium cryostat : Context Physical measurements in pressurized superfluid helium (dimensions of the sample: Φ ≤ 200 mm and h ≤ 200 mm, 1.6 K ≤ T ≤ 2.15 K).

Magnet winding workshop : The workshop is equiped with two winding machines. One is used to wind solenoid magnets with external diameters of up to 2 m. The other one is dedicated to coils with a vertical rotation axis for realization of accelerator magnets of lengths up to 3 m or pancake coils.

Magnetic measurement laboratory : Translation in progress

Optimist magnet : Tests under magnetic field of components such as sensors, gauges, etc. at cryogenic temperature. Maximum magnetic field: 8.8 T. Magnet useful diameter: 150 mm. Horizontal axis.

RMN magnet 530 : Tests under magnetic field of components such as sensors, gauges, etc. at room temperature. Maximum magnetic field: 2 T. Magnet useful diameter: 510 mm. Horizontal axis.

Séjos – test station for superconducting joints : Tests of electrical joints at 4.2 K. Maximum current intensity in sample: 10 kA. Maximum magnetic field: 4.7 T. Magnet useful diameter: 90 mm. Useful diameter of the sample cryostat: 76 mm. A superconducting transformer will allow testing conductors at current intensity up to 70 kA.

Surface Characterization Laboratory (LabCaS) : Context Preparation and surface characterization of samples at room temperature (metallography).

Test Cryostat at Variable Temperature and High Magnetic Field Saclay (CETACES) : Context Test station created in 2003 for the characterization of superconducting strands to meet R&D needs of large-scale projects (support in the strand choice in the early stages). Critical current measurements on superconducting strands (1.8 K ≤ T ≤ 60 K) under high magnetic field (B ≤ 17 T). So far, there has been no need to work with higher temperature.

The XFEL light source : The European X-ray Free Electron Laser (E-XFEL) project will use a 17.5 GeV electron beam to create an X-ray source that will be a million times more intense than synchrotron-based sources. Located in Hamburg near DESY, the German Electron Synchrotron, it will be used to explore new fields in chemistry, biology, and material science in which there is a requirement for intense and ultra-short (sub-picosecond) beams.

Thermautonome : Characterization of monophasic flow and two-phase flow on a closed loop equipped with a cold head (cryocooler); measurements of pressure losses and wall temperatures. Cryocooler: 1.5 W at 4.2 K. Pressure: a few mbar to 3 bar. Temperature: from 3 K to 30 K.

Thermautonome : Context (Translation in progress) Caractérisation d’écoulements monophasiques et diphasiques sur une boucle fermée équipée d’une tête froide (cryogénérateur) ; mesures de pertes de pression et températures de paroi. Cryogénérateur : 1,5 W à 4,2 K. Pression : de quelques mbar à 3 bar. Température : de 3 K à 30 K.

Vertical station : Context Tests of large magnet components (h ≤ 7.9 m, Φ ≤ 882 mm) at low temperature (in liquid helium or under vacuum, T ≥ 4.2 K). Note that T = 4.2 K is the current temperature limit. Future tests performed in the framework of a LHC / CERN project (study of the Q4 quadripole) will require cooling down to T = 1.9 K.

W-7X Station : Context Trials on current intensity, insulation voltage, mechanical stress, pressure drop and temperature for large magnets (Φ ≤ 5 m, h ≤ 4.1 m) cooled with supercritical helium forced flow (4.5 K ≤ T ≤ 7.6 K), or cooled with saturated helium to T = 4.2 K.

Institute of research into the fundamental laws of the Universe

Fundamental Research Division