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Bilan
des premiers essais du conducteur de l'aimant toroďdal d'ITER (09-10/2001)
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Le systčme magnétique d'ITER
(figure 1) repose sur l'utilisation de conducteurs ŕ fort courant
(plusieurs dizaines de kA) de type câble-en-conduit (figure 2).
Ces conducteurs sont
constitués d'un câble formé de plusieurs centaines de brins
supraconducteurs torsadés, inséré dans une gaine métallique. Pour
fonctionner correctement, leur température doit ętre maintenue au
voisinage de 4,5 K, ce qui est assuré par une circulation forcée ŕ
l'intérieur de la gaine d'hélium liquide sous une pression de quelques
bars. Un paramčtre crucial pour identifier les performances de ces
conducteurs est l'induction magnétique maximum sous laquelle ils peuvent
fonctionner. Le programme de R&D sur les aimants d'ITER prévoit donc
l'essai d'une longueur significative (plusieurs mčtres) au courant
nominal sous induction maximum pour chaque type de conducteur.
Un tel essai nécessite une
installation de taille importante permettant d'atteindre une induction
élevée dans un grand volume. On utilise pour cela la bobine modčle du
Solénoďde Central (CSMC), installée dans la station d'essais du JAERI
ŕ Naka au Japon, car elle a été conçue pour permettre le test d'une
bobine insert en son centre.
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Figure 1 : vue
schématique d'ITER
Figure 2 : structure
du conducteur de l'insert TF
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Au cours de l'année 2000,
l'essai de l'Insert CS, réalisé par le Japon avec un conducteur niobium-étain
représentatif de celui envisagé pour le Solénoďde Central avait permis de
qualifier ce type de conducteur ŕ câble de section circulaire et gaine de
section carrée en Incoloy 908. En effet, il avait été possible de vérifier
son bon fonctionnement alors qu'il était parcouru par un courant de 46 kA sous
une induction magnétique de 13 teslas. L'essai comportait également
l'application d'un chargement cyclique afin de représenter les conditions de
fonctionnement pulsé du Solénoďde Central. Un total de 10 000 cycles et
plusieurs transitions (retour ŕ l'état normal du supraconducteur) avaient
été effectués.
Durant l'été 2001, une étape
importante dans la qualification des méthodes de fabrication de l'aimant
toroďdal (TF) avait été franchie avec les essais de la bobine modčle du
champ toroďdal (TFMC), réalisée par l'Union Européenne. Néanmoins, ces
essais ne permettaient pas de qualifier pleinement le conducteur niobium-étain
utilisé, car si le courant qui le parcourait avait pu atteindre la valeur de 80
kA, l'induction maximum ŕ laquelle il était soumis ne dépassait pas 7,8 T,
alors que le conducteur du champ toroďdal doit fonctionner sous 12,8 T.
| Une
nouvelle étape vient d’ętre franchie avec les essais de l’Insert TF. |
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En effet, cet Insert, réalisé par la Fédération de Russie avec un
conducteur comparable ŕ celui envisagé pour les bobines de l’aimant
toroďdal, a été testé du 17 septembre au 19 octobre 2001 dans la CSMC
ŕ Naka. Ce conducteur utilise des brins en niobium-étain mais une gaine
en titane, alors que le conducteur de la TFMC a été réalisé avec une
gaine en acier inoxydable, similaire ŕ celle prévue pour le conducteur
des
bobines TF d’ITER. Il a notamment été possible de vérifier son
bon fonctionnement sous une induction de 13 T alors qu’il était
parcouru par un courant de 46 kA. Par ailleurs, la premičre analyse des résultats
de mesures n’a pas permis de déceler de dégradation aprčs 2000 cycles
et plusieurs transitions
de l’Insert .
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Figure 4: Insertion de l'Insert TF dans la CSMC ŕ Naka le 14 juin
2001 |
Le
conducteur de l’Insert TF, de section circulaire d’un diamčtre de 42,7 mm,
est constitué d’un câble comportant un canal central d’un diamčtre de 10
mm et 1152 brins en niobium-étain d’un diamčtre de 0,81 mm, inséré dans
une gaine mince en titane de 2 mm d’épaisseur. Les essais ont permis une évaluation
des propriétés magnétiques (pertes magnétiques sous champ variable), électriques
(courant critique, température de partage de courant) et mécaniques
(sensibilité au cyclage).
Figure 5 : Mesure de la température de partage de courant de l'Insert
TF
avant cyclage : courbe bleue, aprčs cyclage : courbe rouge
Voir aussi :
 Bilan
des premiers essais de la bobine modčle du champ toroďdal d'ITER
(07-09/2001)
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