Boucle fluide cryogénique à pompage capillaire

L'observation terrestre par satellites et plus généralement celle des planètes et du ciel nécessite des détecteurs refroidis à des températures cryogéniques. C'est pourquoi un axe de développement fort dans la cryogénie spatiale concerne les travaux sur les cryo réfrigérateurs performants permettant de fournir de la puissance frigorifique à des températures de plus en plus basses. Cette puissance doit être distribuée vers les détecteurs qui doivent prendre en compte des contraintes de plus en plus fortes. Parmi elles, on peut citer la contrainte de masse minimum et celle d'intégration qui impose des grandes distances réfrigérateur/détecteur de l’ordre du mètre tout en gardant une grande conductivité du lien thermique. Le concept de boucle fluide diphasique à pompage capillaire présente tous les atouts pour accepter de telles contraintes. En effet, le transport de la puissance frigorifique est effectué, non par conduction à travers une pièce massive mais par circulation d'un fluide diphasique au travers de petites tuyauteries sous l'effet d'un pompage capillaire efficace en apesanteur. Ce concept est maintenant utilisé par les industriels du spatial pour transporter de la puissance dans les satellites à des températures voisine de l’ambiante. Cependant, la mise en œuvre de ce concept à températures cryogéniques (FIGURE 1) nécessite un effort de recherche et développement. Le Service des Basses Températures travaille sur ce thème depuis 2006 et un premier prototype (FIGURE 2) fonctionnant à l’azote a été développé. Il permet le transport d’une puissance de 19W à 80K sur une distance de 0.5m sous une différence de température de l’ordre de 5K. Ces performances sont obtenues pour une masse (non optimisée) de l’ordre de 2kg à comparer à 17kg pour des performances identiques avec un barreau de cuivre !

 

FIGURE 1: Principe FIGURE 2: Prototype SBT
 

Maj : 05/11/2010 (459)

 

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