Contribution à la conception des bobinages supraconducteurs de type dipolaire en Nb3Sn pour les accélérateurs de particules
Auteur / Autrice : | Hélène Felice |
Direction : | Alain Mailfert |
Type : | Thèse de doctorat |
Discipline(s) : | Génie électrique |
Date : | Soutenance en 2006 |
Etablissement(s) : | Vandoeuvre-les-Nancy, INPL |
Mots clés
Mots clés contrôlés
Résumé
L'amélioration des accélérateurs de particules passe notamment par la mise en oeuvre de technologies complexes telles que celles des aimants supraconducteurs. L'un des paramètres clef dans la conception d'aimants est la précontrainte mécanique appliquée à température ambiante et qui assure la compression du bobinage pendant l'excitation. Dans les dipôles, la production de fortes inductions et la présence de grandes contraintes mécaniques se conjuguent mal avec la sensibilité des propriétés supraconductrices du Nb3Sn à la contrainte mécanique. La limite maximale de la contrainte mécanique que peut subir le Nb3Sn sans que ses propriétés ne soient dégradées est actuellement estimée aux alentours de 150 MPa, valeur encore très discutée au sein de la communauté scientifique. Quelle que soit cette valeur, des études préliminaires montrent que des contraintes de plus de 200 MPa dans des ouvertures de plus de 130 mm sont induites dans des configurations conventionnelles en cosinus théta, ce qui justifie le besoin de concevoir de nouvelles configurations magnétiques. La partie introductive de ce mémoire présente les enjeux et les défis technologiques auxquels doivent faire face les concepteurs d'aimants. La seconde partie propose une étude de nouvelles configurations de dipôles fondées sur l'intersection d'ellipses pour de grandes ouvertures (88, 130 et 160 mm) et forte induction (13 T). Après une étude théorique, une configuration magnétique 2D est détaillée et une étude mécanique est développée pour une ouverture de 130 mm. Dans la dernière partie, la conception d'un dispositif expérimental destiné à l'étude de l'influence de la précontrainte sur l'accommodation d'un aimant dipolaire en Nb3Sn à échelle réduite est détaillée. Les résultats du test ayant permis de valider la structure mécanique sont présentés