La fin du tunnel pour la QRL

L'installation de la ligne de distribution cryogénique dans le tunnel LHC est maintenant terminée. Tous les secteurs ont été soumis à des essais de pression et de fuite d'hélium à température ambiante, et un secteur complet a été testé au froid dans des conditions cryogéniques.


Des membres de l'équipe QRL dans la zone UJ22 du tunnel LHC, où a été installé le dernier secteur de la ligne de distribution cryogénique.

Le 19 octobre, dans la zone UJ22 du tunnel LHC (près du Point 2 de St-Genis-Pouilly), s'effectuait la dernière soudure extérieure de la ligne de distribution cryogénique («la QRL»): de quoi se réjouir, puisque la totalité de l'anneau de distribution est ainsi achevée. La QRL forme un cercle constitué de huit secteurs d'environ 3 km de long chacun. Elle assurera la circulation d'hélium, à l'état liquide ou gazeux, à diverses pressions et températures, pour créer les conditions cryogéniques nécessaires aux aimants supraconducteurs dans le tunnel LHC.

Le dernier secteur installé (secteur 1-2) a subi le 28 octobre des essais de pression et de fuite d'hélium à température ambiante. Dans le cadre de ce test à chaud, chaque secteur a été soumis pendant une heure à une pression égale à 1,25 fois sa pression nominale afin de valider sa conception mécanique. Au cours de la pressurisation, on a contrôlé le signal d'hélium dans le vide d'isolation pour repérer les fuites internes. Les tests de pression et de fuite d'hélium de tous les secteurs ont été concluants: un excellent résultat si l'on pense que chacun comprend quelque 2100 soudures internes.

Le secteur 8-1 et une portion du secteur 7-8 ont été refroidis entre 20 et 4 K pour un essai au froid. Les entrées de chaleur (transfert thermique par conduction solide et par rayonnement) vers les composants internes soumis à des conditions cryogéniques ont été mesurées: les valeurs étaient conformes aux spécifications. Les équipements nécessaires pour réaliser ces essais ont été conçus et réalisés au CERN spécialement pour la QRL et les données fournies par l'ensemble des instruments ont été suivies et enregistrées en continu par un système dédié d'enregistrement de données.

L'installation de la QRL avait commencé en août 2003. La production en série de ses éléments avait été confiée à cinq entreprises européennes, chacune se consacrant à des types de modules particuliers: Air liquide, 2C (France), Simic (Italie), FCM (Espagne) et Tuboplan (Portugal). Le projet a dû surmonter des problèmes au cours des différentes étapes de sa réalisation. En mai 2004, le processus de production a été interrompu après l'installation du premier secteur en raison de problèmes techniques et de défauts de qualité, dus notamment à des éléments défectueux et à une mauvaise qualité des soudures. Toutes les zones de jonction des secteurs ont dû être repensées, et le premier secteur installé a été réparé. Certains supports de translation intérieurs ont également dû être renforcés pour mieux résister aux chocs. Pour ce faire, la totalité du premier secteur installé (secteur 7-8) a dû être extraite, réparée et réinstallée par le CERN. De nouveaux retards ont pu être réduits grâce au dévouement des équipes assurant les réparations, tant au sein du groupe Cryogénie pour les accélérateurs (AT/ACR) qu'à l'extérieur. Les supports de translation ont été fixés pour la plupart par du personnel du consortium ICS, qui a même travaillé pendant les congés de Noël 2004 (Bulletin nº 03/2005). Une partie du personnel travaillant aux essais des aimants a également apporté son assistance pendant un certain temps. Les modules de service ont été réparés par une équipe de 14 personnes du groupe TS/MME, qui a travaillé d'arrache-pied pendant environ un an pour mener à bien cette tâche (Bulletin nº 28-29/2005).

De nouvelles spécifications ont été définies pour les supports de translation en collaboration avec le fabricant Air Liquide. Les supports extérieurs ont également été repensés et renforcés après de nouveaux calculs. Afin de respecter le calendrier du LHC, la capacité de production a été au moins doublée. Air Liquide a repris l'installation des sept secteurs restants à la fin de 2004. Après l'installation initiale du premier secteur, le plan d'assurance qualité a été nettement amélioré, des procédures d'installation très détaillées étant établies. Les opérations ont été suivies au jour le jour par des représentants d'Air Liquide et du CERN.

L'équipe chargée du projet QRL - une centaine de personnes (30 du CERN et 70 d'Air Liquide) - peut aujourd'hui pousser un grand soupir de soulagement. «En environ 11 mois, les 7 secteurs installés par Air Liquide ont été soumis à des essais de pression et de fuite concluants, et l'un d'entre eux a fait l'objet d'essais complets dans des conditions cryogéniques. Il est gratifiant de voir ce travail s'achever après tous les problèmes que nous avons rencontrés», déclare la chef du projet QRL, Germana Riddone. «La partie contractuelle du projet s'achèvera dans quelques semaines. L'achèvement de la QRL accuse finalement un retard de dix mois sur le calendrier contractuel. Le retard a été minimisé grâce au travail acharné de tous les groupes impliqués, à l'intérieur comme à l'extérieur du département AT. Les huit secteurs feront l'objet d'essais individuels avec les aimants, le refroidissement du dernier secteur étant prévu pour la fin septembre 2007.»

Le saviez-vous?

Chaque secteur de la QRL est composé de 238 tuyaux droits, de 30 barrières à vide et points fixes, de 38 modules de service (de 15 types différents) et de 10 autres éléments tels que des degrés et des coudes. Six équipes, réparties sur deux à trois secteurs, ont mené à bien l'installation de la QRL. L'installation d'un secteur fait intervenir environ 325 éléments et 700 supports extérieurs, soit quelque 2000 soudures intérieures et 700 structures extérieures.