Avis de canicule sur le LHC

Les tests sur les circuits supraconducteurs ayant touché à leur fin dans les premiers secteurs du LHC, ces derniers ont pu commencer à être réchauffés. De 1,9 K à 300 K, la hausse des températures est aussi spectaculaire que délicate.

Remplissage du premier camion d'hélium liquide partant pour le stockage externe.

La première chronique du LS1, publiée dans le précédent numéro du Bulletin, annonçait le début des tests d’assurance qualité électrique des aimants du LHC (appelés tests ElQA, pour Electrical Quality Assurance). Lancés le 22 février dernier, ceux-ci ont déjà pris fin dans deux secteurs : « L’intégrité de l’isolation électrique des aimants a été entièrement vérifiée dans les secteurs 4-5 et 5-6, rapporte Mirko Pojer, ingénieur LHC. Celle-ci est primordiale pour le bon fonctionnement des aimants à la valeur de courant nominale, laquelle devrait être atteinte en 2015. L’équipe ElQA a également fait d’autres tests, notamment pour vérifier l’isolation électrique entre les spires. Heureusement, jusqu’ici, nous n’avons détecté aucun problème majeur. »

Le LHC opérant majoritairement à 1,9 K, c’est à cette température que les tests ElQA sont effectués. Mais une fois ceux-ci achevés, l’ambiance vire tropicale ! La température de l’accélérateur est en effet progressivement augmentée, jusqu’à atteindre la température ambiante. « Le réchauffement de la machine s’opère en trois phases, explique Serge Claudet, responsable de l'équipe d’exploitation de la cryogénie pour le LHC. En premier lieu, l’hélium liquide qui baigne les aimants est vidangé ; par secteur, cela représente environ 15 tonnes d’hélium. Nous procédons ensuite à une première phase de réchauffement ; la température passe alors de quelques kelvins à 150 K en moyenne. À ce stade, l’équipe du Vide procède à une première série de tests de fuites. Vient ensuite la phase de réchauffement finale, à l’issue de laquelle les aimants atteignent la température ambiante. » Pour ce faire, une petite partie de l’hélium vidangé est réinjectée dans le circuit de cryogénie sous forme de gaz « chaud ». Les aimants étant en effet extrêmement bien isolés, il est beaucoup plus efficace de les réchauffer de l’intérieur. Enfin, pour accélérer le processus, le vide d’isolation est dégradé de manière contrôlée. Au total, environ 4 semaines sont finalement nécessaires au réchauffement complet d’un secteur.

En mode d’exploitation normal, les circuits cryogéniques du LHC contiennent quelque 135 tonnes d’hélium (plus 15 tonnes de réserve). Sur ces 135 tonnes, 100 tonnes seront temporairement remises sur le marché. Elles seront récupérées au printemps 2014, selon les modalités contractuelles avec les fournisseurs. En effet, la maintenance des grosses installations de réfrigération devant être effectuée pendant le LS1, le CERN n’aura pas la capacité de garder une telle quantité d’hélium.

Finalement, à raison d’une vidange par semaine, toute la machine devrait être à température ambiante d’ici à la fin du mois de mai. L’équipe Cryogénie entrera alors dans la phase de maintenance. Pour l’heure, le réchauffement des aimants du premier secteur (5-6) est en bonne marche ; il vient par ailleurs juste de débuter dans le secetur 4-5. Une fois « à point », les aimants subiront une nouvelle série de tests électriques et d’isolation du vide, ainsi que le test dit « de la balle ». Restez connectés, les prochains articles s’annoncent pleins… de rebondissements.

par Anaïs Schaeffer