HELIOS
(HElium Loop for hIgh lOads Smoothing)

Photo de la manip Helios
Boucle HELIOS au laboratoire dans
le cryostat multi-test du 10-01,
CEA Grenoble

JT60-SA est le futur tokamak japonais avec des aimants supraconducteurs de l’agence de l’énergie atomique du Japon (JAEA). Il est construit conjointement entre l’Europe et le Japon dans le cadre de l’Approche Elargie d’ITER. Il devrait être opérationnel en 2016.
La chaleur dégagée des réactions nucléaires de Deutérium-Deutérium, les pertes AC dans les bobines et les courants de Foucault dans les structures, induisent des fortes charges variables. Le système cryogénique doit ainsi absorber ces charges transitoires tout en maintenant les aimants supraconducteurs à 4.4 K. Ces fortes charges variables sont caractéristiques des futurs grands tokamaks. Dans JT60-SA, le pic de puissance atteindra jusqu’à deux fois la puissance de réfrigération nécessaire moyennée sur 1 cycle plasma. Différents moyens ont été étudiés pour protéger le système de réfrigération d’une surcharge pendant un pulse de chaleur.
Le CEA a la charge de fournir le système cryogénique de JT60-SA. Afin de valider les différentes méthodes de lissage de charge à l’interface du réfrigérateur, un programme de Recherche et Développement est en cours de réalisation au laboratoire. HELIOS (HElium Loop for hIgh lOads Smoothing) est une boucle d’hélium supercritique à échelle réduite qui sert de banc expérimental polyvalent pour tester des composants cryogéniques et leurs réponses à des pulses de charge.
Les charges thermiques sont simulées par des chauffages de capacité maximale de 1800 W tandis que la puissance de réfrigération est de 400 W à 4.4 K. La boucle d’hélium supercritique est mise en circulation par une pompe centrifuge froide à 4.4 K et 5 bars. La boucle fermée est composée d’une ligne de chauffage et permet de conserver le même temps de transit que celui de l’hélium dans la cryo-distribution du tokamak JT-60SA.
L’objectif est de mettre en évidence les moyens d’opérer le réfrigérateur avec une puissance proche de la puissance moyenne. Ajuster cette puissance vis à vis des charges variables pourra être testé de différentes façons : utiliser la capacité de stockage enthalpique du volant thermique, by-passer l’écoulement par une vanne dédiée, faire varier la vitesse de rotation de la pompe de circulation… Différentes campagnes de tests permettront la calibration de l’instrumentation, la caractérisation des composants cryogéniques et des scénarios de pulses seront étudiés au cours du 1er semestre 2010.

 

JT60-SA
Tokamak JT-60SA, à Naka, Japon
Pulse de chaleur
Estimations de charges pulsées dans le tokamak JT60-SA
Images de plasma dans le tokamak K-STAR (Corée)

Contacts dans l’équipe GRTH :



Bernard.rousset@cea.fr

 

Maj : 04/02/2010 (571)

 

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