Le projet de la bobine supraconductrice de l'aimant hybride 43 teslas (T) ''design CEA'' qui a commencé en 2009 a franchi une étape décisive en 2024. Après les phases de conception, réalisations, assemblage, test partiel du satellite cryogénique, 3 refroidissements ont été nécessaire pour valider complètement la bobine supraconductrice seule qui pèse 20 t avec un diamètre intérieur de bobinage de 1,1 m.
Pour atteindre de tels résultats, la station hybride doit associer une bobine supraconductrice avec des aimants résistifs. Cette bobine supraconductrice fonctionne dans l'hélium superfluide à 1,8 K (-271°C). Elle produit un champ magnétique de 8,5 T avec un courant nominal de 7 150 A. Les bobines Bitter (résistives), placées à l'intérieur de la bobine supraconductrice, créent eux un champ magnétique de 8,5 T dans un cylindre d'un diamètre de 380 mm où se trouve au centre les bobines poly-hélices qui créent les 25 T restant dans un diamètre de 34 mm, soit 2 mm de plus que les projets concurrents américains et chinois ! Le 13 novembre 2024, la station a ainsi atteint les 42 T dès sa première tentative en ne consommant que 21 MW.
Vue du pupitre utilisateur lors de la première monté à 42 T
Mais le chemin ne fut pas qu'un long fleuve tranquille. Les chercheurs ont éprouvé quelques difficultés avec une transition de la bobine supraconductrice qui est redevnue résistive lors de la montée des Bitter à 9 T. Cette transition a eu lieu à 8,9 T déclenchant le système de protection qui a bien très fonctionné et tout l'hélium qui s'était réchauffé et partiellement transformé en gaz a été récupéré grâce à la présence d'un réservoir tampon froid. Une autre fois, l'alimentation électrique de la bobine supraconductrice a surchauffé, puis commencée à brûler durant une décharge, révélant un défaut de conception qui a nécessité une modification du circuit de protection des thyristors de puissance.
Aimant Hybride de Grenoble : le cryostat des bobines (devant) relié au satellite blanc (au fond) par le caloduc (tube inox). (crédit : collaboration LNCMI)
La prochaine étape sera cruciale : vérifier si la bobine supraconductrice peut fonctionner avec les bobines Bitter montées au champ de 9 T. Ensuite, grâce aux poly-hélices qui compléteront le champ au centre avec les 25,5 T, l'aimant hybride pourra atteindre l'objectif initial avec un champ magnétique de 43 T. Mais place tout d'abord aux premiers utilisateurs et à la science.