Dernières nouvelles du LS2 : consolidation du système d'extraction d'énergie du LHC

May 14, 2019

Dans le LHC, 1232 dipôles supraconducteurs et 392 quadripôles guident et focalisent les faisceaux le long des 27 kilomètres de l'anneau de l'accélérateur, qui est divisé en huit secteurs. Ces aimants fonctionnent à des températures très basses (1,9 K, soit -271,3° C). Si une quantité d'énergie, même minime, est dégagée à l'intérieur de l'un d'entre eux, elle peut faire chauffer les enroulements des bobines au-delà de la température critique, et provoquer ainsi une perte de supraconductivité : ce phénomène est appelé transition résistive. Lorsque cela se produit, l'énergie contenue dans l'aimant doit être extraite très rapidement et en toute sécurité afin d'éviter que cet aimant ne subisse de dommage.

Pour ce faire, deux éléments de protection sont utilisés : au niveau de l'aimant qui subit une transition résistive, une diode dévie le courant vers un circuit parallèle, en l'espace de moins d'une seconde ; au niveau du circuit, des systèmes d'extraction d'énergie de 13 kA absorbent l'énergie du circuit complet de l'aimant, en quelques minutes. Des systèmes d'extraction équivalents, avec des courants allant jusqu'à 600 A, sont installés pour environ 200 circuits correcteurs.

« Dans le cadre d'une collaboration de longue date fructueuse entre le CERN et la Fédération de Russie, les systèmes d'extraction d'énergie pour la protection contre les transitions résistives dans les aimants supraconducteurs du LHC ont été conçus en étroite collaboration avec deux instituts russes, l'institut Kourtchatov (NRC KI) de physique des hautes énergies, à Protvino, pour les systèmes de 13 kA, et l'institut Budker, à Novossibirsk, pour les systèmes de 600 A. Des entreprises russes ont participé à la fabrication d'éléments de ces systèmes », explique Félix Rodríguez Mateos, qui dirige la section Génie électrique (EE) du groupe Protection des machines et intégrité électrique (MPE) du département Technologie du CERN.

Grâce à leurs grandes compétences et leur savoir-faire, les équipes russes ont apporté un soutien continu et extrêmement précieux au groupe MPE. « Nos collègues russes viennent au CERN pour chaque arrêt technique hivernal (YETS) et chaque long arrêt, afin de nous aider à réaliser les activités de maintenance préventive et d'amélioration sur les systèmes d'extraction de l'énergie », indique Félix Rodríguez Mateos.

Pendant le LS2, une intense campagne de maintenance est menée sur les systèmes de 13 kA, qui affichent déjà dix ans d'exploitation réussie dans le LHC. « Nous remplaçons actuellement un élément, le contacteur secondaire d'arc, dans chacun des 256 interrupteurs électromécaniques des systèmes d'extraction d'énergie, pour qu'ils puissent continuer de fonctionner de façon fiable pendant les prochaines campagnes », poursuit-il. « En février, nous avons entièrement remplacé 32 interrupteurs au point 8 de l'accélérateur, en vue des travaux de consolidation qui auront lieu pour le futur HL-LHC. »

La section Génie électrique prend part à de nombreuse autres activités pendant le LS2, qui seront traitées dans de futurs articles.


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