Premier grand froid pour le LHC

Le refroidissement du secteur 7-8 du LHC, le premier à descendre en température, progresse vers les 1,9 K nécessaires à la supraconductivité. Dans la nuit du 14 au 15 mars, une étape importante était franchie avec tout le secteur refroidi à 4,5 K, la température de l'hélium liquide.

Ces deux graphiques montrent la progression du refroidissement du secteur 7-8. L'un montre l'état du secteur le mardi 6 mars à 16 heures, l'autre le mercredi 7 mars à 10 heures. Chaque carré représente un aimant du secteur.

C?est le grand frisson dans le LHC. Depuis la mi-janvier, les équipes du groupe «Cryogénie des accélérateurs» sont à pied d'oeuvre pour refroidir le premier secteur du LHC. Trois kilomètres d?aimants entre les points 7 (Ferney-Voltaire) et 8 (Prévessin) sont à refroidir à 1,9 Kelvin (-271°C), une température plus froide que celle de l'espace intersidéral. Pour cela, une première étape a consisté à refroidir le secteur à 80 K. Après vérification de l'intégrité mécanique et électrique, la descente en froid s'est poursuivie jusqu'à 20K pour d'autres vérifications électriques et dernièrement à 4,5 K. Cette nouvelle phase dans le refroidissement a démarré le lundi 5 mars. Après des réglages qui ont duré toute la journée de lundi, le refroidissement à 4,5 K a progressé. Dans la nuit du 14 au 15 mars, tout le secteur était à 4,5 K, avec les cryostats remplis d'hélium liquide.

Pour la descente à 1,9 K (- 271°C), un nouveau système de la centrale cryogénique, une unité de réfrigération à 1,8 K, va être mise en route. Elle fonctionne avec un système de pompage pour réduire la pression (voir «Le saviez-vous?») et par voie de conséquence la température. Ces derniers degrés sont les plus difficiles à gagner.

Parallèlement, les équipes chargées de la mise sous tension des aimants valident les procédures de tests et réalisent des essais des systèmes de verrouillage qui assurent un fonctionnement des équipements en toute sécurité. Elles sont prêtes à mettre les aimants sous tension dès que l'équipe de cryogénie aura stabilisé le secteur à 1,9 K.

Le saviez-vous?
Chacun des huit réfrigérateurs à 4,5K du LHC est complété par un système de pompage sophistiqué pour diviser par 2,5 la température et parvenir aux fameux 1,9 K. En effet, selon les lois de la thermodynamique, la température d'ébullition d'un fluide varie avec la pression. Pour refroidir, il faut réduire la pression de saturation et donc pomper. À titre d'exemple, dans votre bouilloire, l'eau bout à 100°C au niveau de la mer. Mais au sommet du Mont-Blanc, il suffit de 84°C pour la faire bouillir et, à une pression environ cent fois plus faible que la pression atmosphérique, il n'est besoin que de 10°C. C'est sur ce principe que repose le système de réfrigération à 1,8 K. Pour parvenir en pratique à la pression de 15 millibars, il combine des compresseurs centrifuges hydrodynamiques fonctionnant à basse température avec des compresseurs volumétriques à température ambiante.