Des taupes pour tester les aimants du LHC

Des bancs de mesures ont été spécialement développés pour tester les propriétés magnétiques des aimants dipôles directement sur le lieu de production, dans les entreprises.

On le sait, les équipes du LHC ont une idée fixe : accélérer la cadence de production des aimants dipôles. Participant à la réalisation de cet objectif, la section Systèmes industriels du groupe Contrôle (CO/IS) de la division AB, le groupe MAS (Aimants et supraconducteurs) de la division AT et également depuis le début de l'année le groupe MTM (Mesures et tests d'aimants) de la division AT ont collaboré pour automatiser les tests magnétiques d'acceptation des aimants dipôles du LHC. Ils ont mis au point, assemblé et testé des bancs de mesure magnétique qui sont en cours de transfert dans les trois entreprises - Alstom en France, Noell en Allemagne et Ansaldo en Italie - chargées d'assembler les 1232 aimants dipôles qui équiperont le LHC. Grâce à ces nouveaux bancs, il suffit d'un peu plus de deux heures pour tester de manière entièrement automatique chaque aimant de 15 mètres de long. Alors qu'auparavant, la mesure avec un système provisoire demandait entre cinq et six heures.

Le banc de mesure utilise deux sondes, joliment dénommées les taupes, et une partie d'électronique, le tout relié à un logiciel de contrôle. Les deux taupes permettent de mesurer chaque ouverture du dipôle en parallèle. Comme son nom l'indique, la taupe s'immisce au coeur de l'aimant, contrôlant ses propriétés magnétiques sur toute sa longueur. Cette sonde consiste en plusieurs bobines reliées à un petit bloc-moteur qui les met en rotation. Le dipôle étant alimenté à très faible courant (moins d'un millième de la valeur nominale), il est alors possible de mesurer à chaud les caractéristiques de son champ magnétique. Chaque taupe est tirée par un câble connecté à un moteur situé à l'extérieur du dipôle. Pendant la mesure, ce moteur enroule le câble afin de déplacer lentement la taupe. Ainsi les mesures sont effectuées de manière précise sur toute la longueur de l'aimant.
Un logiciel, fourni avec la station de travail, a été spécifiquement développé pour configurer les équipements nécessaires au déroulement de la mesure tout en assurant l'exécution des tests, ainsi que l'analyse et la sauvegarde des données.
Chacune des trois entreprises disposera au final de deux bancs de mesures afin de tester les aimants à deux stades de leur fabrication : avant et après l'insertion de la bobine «collarée» dans la masse froide. Les équipes du CERN assurent l'installation dans les entreprises, la formation du personnel et la maintenance, tandis que le personnel des firmes est en charge des mesures de série. «Les résultats des mesures sont envoyés en temps réel au CERN, explique Hubert Reymond, du groupe Contrôle de la division AB, Ainsi, les experts du groupe AT-MAS peuvent rapidement vérifier durant la production la qualité du champ magnétique.» 
Ce dispositif permet de contrôler la qualité de l'assemblage des masses froides avec une grande précision. «Le contrôle de la qualité du champ est crucial pour le bon fonctionnement du LHC, ajoute Vittorio Remondino (AT-MAS), chef de ce projet, En plus, la détection des erreurs de fabrication pendant l'assemblage permet de minimiser les co ts de la production de série.»
Ces tests permettent d'accepter chaque aimant produit dans l'industrie. Une fois délivrés au CERN, les aimants subissent une nouvelle batterie de tests dans des conditions plus proches de leur utilisation et donc à leur température de fonctionnement (1,9 K soit - 271°C).