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23 juillet 2014
Deux pas de plus vers une cure de jouvence de l’installation cryogénique

Parmi les nombreux jalons de la jouvence de l’installation cryogénique de Tore Supra, la rénovation d’une partie de l’instrumentation ainsi que la validation de la nouvelle électronique d’asservissement des pompes froides s’inscrivent comme le franchissement de 2 étapes majeures.

 

L’installation cryogénique de Tore Supra permet de refroidir les 18 bobines supraconductrices qui composent l’aimant toroïdal à la température de 1,8 K soit -271°C. Le projet WEST devant prolonger l’exploitation du tokamak d’une dizaine d’années, l’installation cryogénique, qui a déjà 30 ans, se doit de s’offrir une cure de jouvence adaptée afin d’être prête pour le redémarrage prévu pour 2016.

 

Deux jalons ont été franchis :

 

  1. Jouvence des mesures de températures de l’aimant toroïdal et du contrôle commande des 3 satellites cryogéniques :

 

Avec l’achèvement de la jouvence des mesures de température du hall tore se termine une aventure commencée à la fin 2012.

Chacune des 180 mesures de température incorporait une électronique dont l’étalonnage nécessitait l’aimant à 1,8 K pour en compenser les dérives. Cette opération gourmande en ressources engendrait des coûts importants et les erreurs de mesure constatées n’étaient plus compatibles avec une installation contrôlée au centième de degré.

Une électronique dédiée à la mesure des basses températures (développée par le Service d'Ingénierie des Systèmes de Saclay et le Service des Basses Températures de Grenoble) ayant fait ses preuves, cette technologie s’imposait d’elle-même.

L’opération qui a réclamé également le remplacement des trois automates dédiés aux satellites cryogéniques est achevée après de nombreuses étapes :

  • contrôle des 400 entrées et sorties,
  • transcription des programmes,
  • nombreuses simulations
  • modifications de la supervision.

Une dernière vérification sera nécessaire lors de la prochaine mise en froid de l’aimant toroïdal.

 

  1. Validation de la nouvelle électronique d’asservissement des pompes froides par les essais réalisés au Service des Basses Températures de Grenoble :

 

Les matériaux supraconducteurs de l’aimant toroïdal de Tore Supra utilisent de l’hélium superfluide pour être refroidi à 1,8K.

 

Le développement de pompes froides sur paliers à sustentation magnétique ont été développées pour parvenir à cette exigence technologique. Cette solution très novatrice, résultat d’un partenariat entre Air Liquide et S2M (groupe SKF), s’est avérée très fiable et largement utilisée depuis. L’intérêt majeur est d’aspirer un gaz à très basse température (soit à une densité importante) afin de réduire la taille de la pompe et sa consommation électrique. Les deux pompes froides de 2 kW de Tore Supra remplacent ainsi 12 pompes de 300 kW chacune ! Elles tournent sans aucun contact jusqu’à 600 tours par seconde et n’exigent aucun entretien.

 

Cependant, avec le vieillissement  de l’électronique d’asservissement (cartes analogiques de contrôle des électroaimants en fonction de la position du rotor, fabriquées à quelques unités) l’IRFM se devait de les remplacer par des électroniques numériques de série pour en garantir la pérennité.

L’enjeu était de taille car de nombreux composants devenaient introuvables et les compétences se perdaient avec le départ à la retraite des ingénieurs formés à cette technologie. S2M a validé par une étude en 2012 l’adaptation d’électroniques « standards » à ces pompes sous réserve que le CEA prenne toutes les opérations connexes à sa charge. Les tests réalisés à la fin avril au Service des Basses Températures du CEA de Grenoble ont qualifié avec succès la première électronique avec une pompe aux conditions nominales et dans la configuration identique à celle du redémarrage de l’installation une fois cette jouvence terminée.

 

 

 

Maj : 23/07/2014 (405)

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