Nouvelles du LS2 : l’isolation des diodes du LHC a commencé

May 27, 2019

Depuis avril, les équipes du projet DISMAC (consolidation de l’isolation des diodes et des aimants supraconducteurs) sont dans le tunnel du LHC. Au programme : renforcer l’isolation électrique des diodes des 1 232 aimants dipôles de l’accélérateur, remplacer 22 aimants supraconducteurs principaux, et réaliser une série d’autres interventions.

Chaque aimant dipôle est équipé d’une diode, circuit parallèle permettant de dévier le courant en cas de transition résistive. Cette diode est connectée à « son » aimant par un jeu de barres en cuivre.

Or, depuis 2006, neuf courts-circuits se sont déjà produits au niveau de ces diodes. « Ces courts-circuits ont été provoqués par des débris métalliques résiduels présents dans la machine depuis la fabrication des aimants », explique Jean-Philippe Tock, chef du projet DISMAC. « Les phases de réchauffement et de refroidissement de l’accélérateur, lors des arrêts techniques notamment, engendrent d’importants flux d’hélium. Ces flux peuvent déplacer les débris métalliques, qui peuvent alors provoquer des courts-circuits. »

Pour éviter que cela ne se reproduise, l’isolation électrique des diodes doit être renforcée. Pour ce faire, trois actions sont entreprises : retirer, dans la mesure du possible, les débris métalliques ; isoler la connexion entre les diodes et les jeux de barres (que l’on appelle connexion demi-lune) ; et isoler les jeux de barre eux-mêmes au niveau des diodes.

S’il est inenvisageable d'éliminer tous les débris présents dans les masses froides des aimants dipôles du LHC (qui mesurent tout de même 15 m de long !), il est néanmoins possible de retirer ceux à portée d’aspirateur. Associé à un endoscope, l’aspirateur DISMAC, compatible avec les exigences de radioprotection et adapté spécialement pour cette mission, permet d’éliminer les débris situés à proximité des interconnexions.

Pour remédier aux problèmes d’isolation électrique, le projet DISMAC a développé des pièces isolantes sur mesure pour les connexions demi-lunes et les jeux de barres. « Leur conception a été très délicate car l’isolation ne doit en aucun cas dégrader les propriétés électriques des connexions des diodes, et en particulier, ne pas modifier leur résistance électrique », poursuit Jean-Philippe Tock. Les pièces isolantes, sorte de capuchons, sont actuellement en cours d’installation dans le secteur 8-1 du LHC. Au total, 1 232 jeux de capuchons doivent ainsi être installés d’ici à la fin du LS2.

« Depuis 2017, nous avons beaucoup travaillé sur le développement et l’optimisation de l’outillage et des procédures d’installation », souligne Jean-Philippe Tock, « car le travail doit être effectué à raison de 10 diodes par jour au niveau des interconnexions, qui sont des endroits très contraints. » Démontage et remontage des moniteurs de perte de faisceau (Beam Loss Monitors) [département BE], découpage mécanique [EN], ouverture de l’interconnexion [TE], nettoyage [TE/BE], installation de l’isolation [TE], tests électriques [TE] et d’assurance qualité [TE/BE], soudure [EN], etc., pas moins de 150 personnes du CERN, d’entreprises externes et d’instituts collaborateurs travaillent chaque jour dans le tunnel du LHC à bord du « train » DISMAC. Un train dans le LHC ? Pas tout à fait… On l’appelle ainsi car les techniciens interviennent à la chaîne, se déplaçant d’interconnexion en interconnexion.

Tous les agents DISMAC ne sont pas à bord du train. Une équipe d’intervention spéciale, composée de 20 personnes, a une autre mission : remplacer 19 aimants dipôles et trois quadripôles, mais aussi installer les assemblages cryogéniques pour le projet HL-LHC et ajouter des systèmes d’instrumentation pour étudier les charges thermiques induites par le faisceau. Cette équipe gère aussi les non-conformités majeures. Enfin, trois spécialistes s’occupent de la maintenance des amenées de courants du LHC. Ces équipements font la jonction entre les câbles de cuivre à température ambiante et les câbles supraconducteurs à 1,9 K (−271,3 °C) pour faire transiter les courants électriques allant jusqu’à 13 000 ampères qui alimentent les aimants.


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