Air Liquide a conçu et réalisé le système de refroidissement de la nouvelle génération de source de neutrons pulsés. L’ensemble de ces équipements assurera le maintien à 20K de deux modérateurs de neutrons, l’un constitué d’une cavité remplie de méthane solide et le second d’une double cavité remplie de méthane solide et d’hydrogène liquide.
Basée au sud d'Oxford, la source de neutrons pulsés et de muons ISIS est la plus puissante du monde. Elle permet à des scientifiques du monde entier d'étudier la matière à l'échelle atomique. Elle va recevoir prochainement un second faisceau (ISIS Target Station 2). C'est dans ce cadre que deux HELIAL ont été commandés à Air Liquide.
L’installation ISIS TS2 a pour but de mettre à disposition à des instruments très pointus de mesure des faisceaux de neutrons aux caractéristiques parfaitement maîtrisées. Une des phases consiste à refroidir/ralentir ces faisceaux en utilisant des matériaux à température cryogénique contenus dans des « modérateurs ». Afin d’optimiser cet effet, pour la première fois au monde, a été développé un modérateur combiné, constitué d’une double cavité méthane solide / hydrogène liquide.
Une solution adaptée à un environnement exigeant
Air Liquide a proposé un ensemble de deux réfrigérateurs hélium d’une puissance froide totale de 1300 W à 20 K, une boucle hydrogène liquide originale, et deux lignes cryogéniques sur mesure (pouvant être démontables à distance) ainsi que des composants annexes (buffers, station de compression, contrôle commande).L'enjeu du projet pour le crugéniste a été de satisfaire les modes de fonctionnement exigeants du client, modes imposés par le principe opératoire de l’installation dans un environnement très spécifique (rayonnement et atmosphère ATEX).
Une prestation complète : de la qualification des modérateurs aux tests de l’installation réalisée
La collaboration entre Air Liquide et ISIS a débuté par la caractérisation de l’hydraulique du modérateur combiné Hydrogène/Méthane en conditions réelles sur le site de Sassenage en juillet 2005. Elle s’est poursuivie par la conception de l’installation complète. Les équipes d'Air liquide et d'ISIS ont alors travaillé en interaction permanente pour répondre au mieux aux exigences du projet et fournir un dispositif de contrôle-commande global. Air Liquide a ensuite assuré la fabrication des équipements et leur assemblage sur sa zone d'essais. Enfin, le système complet (compression – réfrigérateurs hélium – boucle hydrogène – modérateur – système de distribution méthane – lignes cryogéniques) a été testé et réceptionné en satisfaisant les exigences clients en avril 2007.
Certaines contraintes opérationnelles du système, comme la pollution régulière par les sous-produits de l’irradiation du méthane par les neutrons des modérateurs qu'il faut éliminer, doivent être satisfaites. Le système doit alors être réchauffé très régulièrement et remis en froid le plus rapidement possible pour assurer une disponibilité optimale de l’installation : le procédé hydrogène a du être conçu en conséquence et équipé d’un buffer froid régulé.
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