Dernières nouvelles du LS1 : un été très froid

Avec le deuxième secteur qui atteint aujourd’hui les 200 K (environ -73 degrés Celsius), le refroidissement du LHC avance à grands pas. À la fin de l’été, les secteurs refroidis seront au nombre de quatre. Pour obtenir cela, des camions transportant environ 20 tonnes d’azote chacun parcourront les autoroutes pour amener le liquide cryogénique au CERN. À la fin, on aura refroidi presque quatre fois la masse de la Tour Eiffel à l’aide de plus de 10 000 tonnes d’azote et 140 tonnes d’hélium.

L'azote liquide arrive au CERN dans des camions. L’azote liquide est ensuite injecté dans des échangeurs qui pré-refroidissent le flux d’hélium destiné au refroidissement des aimants.

Le refroidissement d’un secteur (quelque 3 kilomètres de longueur) du LHC est une opération assez complexe, qui avance par étapes. Pour la première fois cette année, les deux premiers secteurs seront refroidis à 20 K (et non directement à la température nominale de 1,9 K). Ils seront maintenus à cette température pendant deux semaines. « Ce plateau est nécessaire pour permettre aux équipes de faire des tests de validation sur les réparations des joints qui ont été effectuées pendant le LS1 », explique Gérard Ferlin, membre du département TE et responsable de l’exploitation de la cryogénie du LHC.

La mise en froid jusqu’à 20 K se fait en deux phases. La première consiste à faire descendre la température jusqu’à 80 K en refroidissant de l’hélium à l’aide d’azote. « Chaque jour pendant les premiers 10 jours, nous réceptionnons 5-6 camions d’azote qui viennent de la région lyonnaise, explique Gérard. Cela représente environ 110 tonnes d’azote par jour pour un total d’environ 1200 tonnes pour un secteur. Les camions arrivent au CERN de 6 h du matin à 22 h. L’azote liquide est ensuite injecté dans des échangeurs qui pré-refroidissent le flux d’hélium destiné au refroidissement des aimants. »

Après cette première phase, pour faire descendre la température de l’hélium de 80 K au 20 K du plateau (et, plus tard, les 1,9 K finaux), les opérateurs utilisent les réfrigérateurs présents dans chaque secteur du LHC où le froid est produit par des turbines de détente.

À la fin de la première période d’exploitation du LHC, le stock d’hélium du LHC était de 140 tonnes. Le CERN ayant une capacité limitée de stockage de l’hélium, les précieuses molécules avaient été temporairement renvoyées aux fournisseurs. Maintenant, elles sont en train de revenir au CERN. « Maintenant que nos réfrigérateurs sont à nouveau opérationnels, nous pouvons stocker l’hélium liquide dans nos réservoirs de liquide, le temps de le réinjecter dans l’accélérateur, confirme Laurent Tavian, chef du groupe Cryogénie au sein du département TE. Le planning du redémarrage est un vrai défi : en août et septembre, nous aurons 5-6 secteurs en phase de remplissage. Cela aurait été impossible sans les nouveaux réservoirs qui ont été installés en 2009. »

Malgré ce planning très serré, l’œil attentif des opérateurs est toujours bien concentré sur la sécurité : « Nous avons des procédures très strictes qui assurent un maximum de protection pour les personnes qui travaillent dans le tunnel et pour les installations, explique Laurent. Nous utilisons un document où nous faisons une liste de tous les systèmes relatifs à la sécurité. Le feu vert au refroidissement est donné seulement si la configuration de tous les systèmes a bien été validée par les différents responsables. »

Les chiffres finaux qui concernent le refroidissement de la machine sont impressionnants : les 27 kilomètres du LHC comptent plus de 36 000 tonnes de matériaux, environ 4 fois la masse de la Tour Eiffel. Pour refroidir cette importante masse, il aura fallu plus de 10 000 tonnes d’azote et 140 tonnes d’hélium. Selon le planning actuel, les huit secteurs du LHC seront refroidis à 1,9 K en octobre 2014. 

par Antonella Del Rosso