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L'arrivée d'un four prépare celle de futurs collisionneurs

Une pièce maîtresse pour la construction de bobines supraconductrices destinées au HL-LHC et aux futurs accélérateurs est arrivée au CERN

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L'arrivée d'un four prépare celle de futurs collisionneurs

Le nouveau four est en phase d’installation et de tests (Image : Friedrich Lackner/CERN)

Un nouveau four, arrivé le mois dernier dans le hall d’assemblage des grands aimants du CERN, est actuellement installé et testé.

Il vient compléter l’équipement nécessaire à la production de bobines supraconductrices, destinées au projet LHC à haute luminosité (HL-LHC) et aux futurs collisionneurs circulaires. 

Les aimants supraconducteurs sont indispensables pour accroître la luminosité et l'énergie d'un accélérateur de particules.

Dans le cadre de l'amélioration HL-LHC, les dipôles doivent atteindre un champ magnétique de 11 teslas. L'étude sur un futur collisionneur circulaire, quant à elle, envisage des aimants dont le champ magnétique atteindra 16 teslas, quasiment le double du champ produit par les aimants du LHC (8,3 T).

Pour atteindre ces objectifs, de nouveaux matériaux supraconducteurs sont nécessaires.

 « Nous avons décidé de réaliser la prochaine génération d’aimants supraconducteurs en Nb3Sn, un matériau permettant au champ magnétique d’atteindre 16 teslas. Produire ce type de bobines n’est pas simple, car nous devons d’abord les enrouler, puis leur appliquer un traitement thermique, afin que l’étain et le niobium s’allient pour former un supraconducteur, le Nb3Sn », explique Friedrich Lackner.

Ce traitement fragilise beaucoup le matériau ; c’est pourquoi il est réalisé après le processus de bobinage, contrairement à ce qui est fait avec les aimants du LHC.

Le nouveau four, baptisé GL010000 et long de 32 mètres, permettra le traitement thermique de bobines mesurant jusqu’à 11 mètres de long. Il peut atteindre une température de 900° C, ce qui laisse suffisamment de marge en vue de futurs défis.  

 Le traitement dure deux semaines, au cours desquelles les bobines sont portées à différents plateaux de température, jusqu’à 665° C. Ce qui rend ce four si unique est sa capacité d’atteindre de très hautes températures tout en répartissant uniformément la chaleur, ce qui garantit que tous les côtés des bobines sont chauffés de manière égale.

L’installation du nouveau four dans le hall d’assemblage des grands aimants (LMF) du CERN sera d’une aide précieuse pour les travaux de recherche et de développement sur de nouveaux matériaux destinés aux collisionneurs futurs. Les scientifiques pourront ainsi comprendre le processus de fabrication des supraconducteurs à partir de l'alliage Nb3Sn, ce qui permettra au CERN de devenir un acteur majeur de la production de bobines supraconductrices et du développement d’aimants à champ élevé.