Pendus comme des jambons

Depuis peu, le hall SM18 est équipé pour tester des prototypes d’aimants développés pour les successeurs du LHC. Par commodité, ces tests sont réalisés à la verticale.

 

Un aimant au Nb3Sn (le cylindre couleur aluminium visible sur l'image) suspendu au couvercle d'un des cryostats du Bloc 4, prêt pour être testé.

Il y a quelques mois, un nouveau quartier a vu le jour dans le hall SM18. Dédié à l’étude de prototypes d’aimants développés pour le futur LHC, celui-ci est équipé de trois cryostats verticaux récupérés dans l’ancienne zone de tests du site de Prévessin (le « Bloc 4 »). « Nous réalisons ici des études de recherche et développement, à l’inverse des stations de tests horizontaux, qui contrôlent des aimants déjà opérationnels avant leur installation dans le tunnel du LHC, souligne Marta Bajko, chef de la section TF du groupe Aimants, Supraconducteurs et Cryostats (MSC, département TE). Notre travail est donc très différent, dans la mesure où nous devons concevoir un protocole de tests sur-mesure pour des prototypes qui passent souvent là leur première audition”. Même les données et les graphiques que nous obtenons exigent un traitement particulier, car nous n’avons aucune référence pour leur interprétation. »

Bientôt, l’équipe MSC disposera d’un quatrième cryostat vertical, matérialisé pour le moment par un grand trou creusé dans le sol ; les cryostats verticaux sont en effet enterrés. Celui-ci aura un diamètre de 2,1 m et pourra accueillir des aimants de 2,5 m de long. Les trois cryostats déjà en place permettent eux de tester des aimants mesurant jusqu’à 3,8 m. « En pratique, l’aimant est suspendu par une de ses extrémités au couvercle du cryostat avant d’y être inséré, explique Marta Bajko. Toutes les connexions – que ce soient les câbles reliés aux capteurs, l’alimentation électrique, le système d’approvisionnement en hélium liquide ou les mesures magnétiques – se font à travers le couvercle. Et de là, les données sont transmises au poste de contrôle. »

Un des cryostats déjà en place dans le nouveau Bloc 4 de SM18. Celui-ci est enterré et ne laisse apparaître que sa partie supérieure, où se font toutes les connexions.

Mais pourquoi pendre les aimants comme des jambons ? En fait, les tests horizontaux ne peuvent être effectués que sur des aimants complets, à savoir ceux étant équipés d’un dispositif de refroidissement à l’hélium et de leur propre cryostat, ce qui est très lourd et coûteux à mettre en œuvre. L’avantage des cryostats verticaux réside donc dans leur adaptabilité : n’importe quel aimant peut y être inséré nu – c’est-à-dire sans dispositif de refroidissement et sans cryostat individuel – pour être analysé. Cette solution est aussi efficace du point de vue de la consommation énergétique. En effet, les aimants sont suspendus aux couvercles des cryostats par de fines tiges d’acier, ce qui limite les échanges de chaleur entre l’extérieur et le bain d’hélium liquide.

Actuellement, les membres de l’équipe MSC travaillent sur des aimants au niobium-étain (Nb3Sn) développés dans le cadre du projet HL-LHC. En mars prochain, ils devraient d’ailleurs accueillir le premier prototype Nb3Sn de 11 T, développé en collaboration avec Fermilab (voir l’article publié à ce sujet dans le Bulletin 35-36/2012). Si les tests sont concluants, ces aimants pourront prendre une jour le relais sur ceux au niobium-titane (NbTi) qui équipent actuellement le LHC.

par Anaïs Schaeffer