​​Dans toute installation cryogénique, le système de cryo-distribution doit être protégé des surpressions accidentelles, car le plus souvent l’accident majeur est la perte brutale du vide d’isolement. A la suite d’un tel évènement, les gaz de l’air se condensent sur les parois froides et provoquent un dépôt de puissance thermique conséquent sur le fluide cryogénique. Il s’en suit une forte augmentation de la pression dans le système. Pour prévenir tout risque d’explosion il faut évacuer du fluide à un débit qui peut devenir très important. La quantification des entrées de chaleur générant ce débit est une donnée clé pour dimensionner les organes de sécurité. Jusqu’alors, ce dimensionnement reposait sur l’utilisation de valeurs expérimentales de flux obtenues sur des réservoirs en certains points uniquement. Dans cette configuration, la physique des fluides est la convection naturelle et éventuellement l’ébullition en film et l’ébullition nucléée. Grâce à la plateforme HELIOS, les chercheurs de l’Irig sont parvenus à tester de telles conditions accidentelles de grande ampleur, afin de mesurer les flux échangés par convection forcée.

Ces résultats permettront notamment de dimensionner plus précisément les dispositifs de sécurité, par exemple une soupape ou un disque de rupture, pour des géométries avec circulation de fluides cryogéniques et ce pour se prémunir d’un accident provoquant un réchauffement intempestif.

Ce travail a été réalisé dans le cadre de la thèse de Sulayman Shoala soutenue en novembre 2023. ​   Figure : la boucle HELIOS est une boucle d’hélium supercritique développée initialement pour étudier le lissage des charges thermiques variables reçues par le système cryogénique du réacteur de fusion japonais JT-60SA. Elle a été adaptée pour effectuer des tests de rupture de vide sur une partie de l’installation et ainsi améliorer les connaissances en sécurité des grandes installations cryogéniques.