La cryogénie du LHC sur la voie du rétablissement

Le 29 septembre, les réparations ont débuté sur la ligne de distribution cryogénique (QRL) du LHC pour remplacer une pièce défectueuse présente sur les centaines d'éléments de la ligne déjà livrés au CERN. Un programme de travail pour achever au plus vite les réparations et minimiser les retards pour le reste du projet LHC est actuellement préparé par le Département Technologie des accélérateurs.

La construction, la livraison et l'installation de la ligne de distribution cryogénique du LHC sont placées sous la responsabilité de l'entreprise française Air Liquide, qui a obtenu en 2002 un contrat du CERN pour ce travail. Cette entreprise était l'une des trois qui avaient réalisé des prototypes que le CERN a testés et qualifiés avant de choisir Air Liquide comme fournisseur unique. Lorsque la production de la QRL a commencé, Air Liquide a remplacé par un autre matériau celui qui avait été approuvé par le CERN pour les tables de glissement placées à l'intérieur des éléments de la QRL. Avec le nouveau matériau, les tables de glissement étaient plus friables et un grand nombre d'entre elles finirent par se briser sous le poids des faisceaux de tubes.

Pour éviter d'interférer avec la production de nouveaux éléments qui se poursuit par ailleurs, le CERN a décidé de réparer les éléments qui lui ont déjà été livrés en remplaçant les tables défectueuses par des tables réalisées avec le matériau prévu initialement. « C'est une réparation relativement simple », explique Germana Riddone, chef du projet QRL au CERN, « mais Air Liquide avait déjà fabriqué des éléments pour deux des huit secteurs et tous ces éléments devront être réparés. L'entreprise réparera les éléments dont elle a commencé la fabrication mais qui n'ont pas encore été achevés, et les nouvelles tables seront installées sur l'ensemble des nouveaux éléments. »

Le Département Support technique réparera environ 140 éléments de la ligne, appelés modules de service, barrières de vide et points fixes. Au rythme prévu de deux éléments par semaine et compte tenu des temps d'immobilisation, cela devrait prendre un an et demi environ. Il a été demandé au groupement ICS, qui est actuellement chargé de l'installation des cryo-aimants dans leurs cryostats, de réparer environ 450 éléments de la ligne, appelés éléments de tube. Le groupement devrait pouvoir réparer dix éléments par semaine et pendant la prochaine période d'arrêt des essais des aimants en hiver, vingt membres de son personnel participeront à un programme accéléré afin de rendre les réparations quatre fois plus rapides. Elles devraient ainsi être terminées en juin 2005. Plusieurs personnes de AT-ACR, AT-CRI, AT-MAS, et AT-VAC sont en charge du suivi des réparations de la QRL, des modules de service et des éléments de tube.

Les tables de glissement sont réalisées dans un matériau composite en époxy et fibres de verre et sont conçues pour supporter les tubes à l'intérieur des éléments et leur permettre de glisser les uns par rapport aux autres. De cette manière, lorsque les tubes se dilatent pendant les opérations de réchauffement et de refroidissement, ils ne peuvent pas se briser ou se déformer. Mais dans les tables défectueuses la longueur des fibres de verre n'était que de 0,5 mm au lieu des 5 mm prescrits, et les tables ne pouvaient pas supporter le poids des tubes dans les conditions d'entrechoquements au cours du transport et de la manutention.

Les éléments déjà fabriqués avaient subi plusieurs essais de température et de pression qui n'avaient pas mis en évidence de ruptures de tables. Ce fut donc par un pur hasard qu'on découvrit une table de glissement défectueuse en juin 2004 en contrôlant un problème qui n'avait aucun rapport et qui concernait les soudures d'un élément. Des inspections endoscopiques ont montré que les tables étaient endommagées.

Au début de juillet 2004, le CERN a commencé une inspection systématique des éléments qui a montré que ce défaut des tables était très répandu ; il a alors entrepris de travailler avec Air Liquide pour concevoir et réaliser de nouvelles tables de glissement et réparer les éléments défectueux. Ces réparations retarderont l'installation des aimants du LHC, mais afin de réduire au minimum les retards, le groupe LHC consacrera un maximum de temps à ce travail avant l'installation et il augmentera également le nombre des zones où l'installation des aimants se poursuit en parallèle.

* Les autres membres de l'équipe chargée de la réparation des modules de service, barrières de vide et points fixes :
Antoine Bouillot, Isabel Bejar Alonso, Stefano Sgobba, Marc Polini, Michel Caccioppoli, Noël Veillet, Didier Glaude et Nicolas Vauthier.