Un premier aimant bientôt plongé dans le froid extrême
Pour la bobine de champ toroïdal n°7 (TF07) l’hiver sera bref mais rude. Refroidie à une température proche de celle du vide spatial (4 K soit moins 269° C), cette pièce de 300 tonnes va passer tout un mois dans un cocon d’acier en forme de boite de sardines—un cryostat—parfaitement isolé de son environnement. Le 15 décembre, le grand portique roulant utilisé dans les dernières phases de la fabrication des bobines annulaires a délicatement déposé TF07 dans le cryostat qui constitue l’élément central de ±ô’i²Ô²õ³Ù²¹±ô±ô²¹³Ù¾±´Ç²Ô destinée à tester les aimants à très basse température.
Les bobines de champ toroïdal ont une certaine expérience du froid. Une fois finalisées, au Japon ou en Europe, la plupart d’entre elles ont été testées à 80 K (moins 194° C) avant d’être livrées à ºÚÁÏÉçapp. Les tests à 80 K sont des opérations relativement légères, qui procurent toutefois de précieuses informations sur les contraintes mécaniques et thermiques auxquelles la bobine va être soumise tout au long de son cycle de vie. Tester à 4 K, la température « opérationnelle » du système magnétique supraconducteur du tokamak ºÚÁÏÉçapp, est une entreprise d’une tout autre dimension, qui repose sur une infrastructure massive : un cryostat de très grande taille, de puissants systèmes d’alimentation électrique et cryogénique connectés à la bobine par une ligne d’alimentation en tout point semblable à celles qui seront installées autour de la machine, et tous les instruments de commande et de contrôle indispensables.
« À 4 K, le bobinage de l’aimant devient supraconducteur, ce qui nous permet de faire circuler un courant électrique puissant et de générer ainsi un champ magnétique intense, explique David Grillot, responsable du programme de mise en service intégrée de ±ô’i²Ô²õ³Ù²¹±ô±ô²¹³Ù¾±´Ç²Ô ºÚÁÏÉçapp. Bien que les paramètres de l'installation d'essai à froid ne reproduisent pas exactement les conditions auxquelles la bobine sera soumise pendant la phase opérationnelle de la machine, ils s'en rapprochent suffisamment pour permettre, selon David, une mise en service partielle mais à échelle réelle du système magnétique du tokamak ».
L’effort engagé il y a plus de deux ans porte aujourd’hui ses fruits. L'installation, le cryostat qui constitue son élément le plus spectaculaire et le palonnier spécialement conçu pour s’adapter au portique roulant été construits et livrés en un temps record.
Dans la mesure où les essais à 4 K nécessitent du temps et que l'assemblage des modules du secteur de la chambre à vide progresse de manière particulièrement rapide (chaque module intègre deux bobines de champ toroïdales), les équipes pensent pouvoir tester 4 à 5 bobines, dont la plus petite des bobines annulaires (PF1) qui peut s'intégrer dans le cryostat sans nécessiter d’adaptations majeures.
Tout en minimisant les risques industriels, cette mise en service partielle de l'écosystème des bobines constituera une répétition générale qui permettra de gagner un temps considérable sur le planning du programme.
