Cryoréfrigérateurs à adsorption

SPUDL'adsorption est le mécanisme physique par lequel un gaz peut être piégé sur une surface. Pour un matériau donné, la quantité de gaz adsorbée est fonction de la température et de la pression, elle augmente lorsque la température diminue et/ou la pression augmente. Ainsi en faisant varier la température il est possible de réaliser une compression ou une détente (pompage). Cet effet peut alors être utilisé pour concevoir des compresseurs thermiques destinés à alimenter, par exemple, une boucle Joule Thomson, ou bien pour réaliser une cryopompe permettant d'abaisser la pression sur un bain et donc de diminuer sa température. De plus, cette capacité à modifier la pression en variant la température permet de concevoir des interrupteurs thermiques à gaz d'échange extrêmement efficaces. L'intérêt principal de cette technologie est son absence totale de pièces en mouvement. Par contre, la nécessité de cycler des composants en température la réserve aux basses voire très basses températures, où les faibles chaleurs spécifiques permettent d'obtenir des efficacités thermodynamiques raisonnables. CEA-SBT a toutefois travaillé sur des systèmes fonctionnant aux températures de l'azote liquide ou même à des températures voisines de 150 K. C'est donc pour la gamme des températures relatives à l'hélium liquide (normal "4" ou isotope "3" [ 0.2 K - 5 K]) que cette technique de refroidissement démontre tout son bénéfice et ses capacités. Le principe de base consiste à condenser du gaz, puis à diminuer sa pression de vapeur pour abaisser sa température. La gestion du gaz est assuré par une pompe à adsorption et le contrôle des gradients thermiques par des interrupteurs thermiques (à adsorption). De multiples systèmes spécifiques aux applications sols ont été développés au CEA-SBT, monoétagé 3He ou 4He, bi-étagé 4He/3He ou 3He/3He, interrupteur thermique, et hormis pour des réalisations spécifiques la plupart ont été transférés à Air Liquide . Concernant les applications spatiales CEA-SBT a développé et qualifié avec l'Agence Spatiale Européenne des interrupteurs thermiques et cryoréfrigérateur 3He et 4He. Dans le cadre de la mission HERSCHEL CEA-SBT a la responsabilité de la fourniture des cryoréfrigérateurs à adsorption de vol de deux des trois instruments scientifiques, SPIRE (Spectral and Photometric Imaging Receiver) et PACS (Photo-conductor Array Camera & Spectrometer). En effet, les détecteurs bolométriques de ces instruments fonctionnent à des températures proches de 300 mK, et permettent d'effectuer des observations dans le domaine infrarouge submillimétrique.

 

GROMO Herschel
Camistic
 

Maj : 05/11/2010 (180)

 

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