Laboratoire Réfrigération Thermohydraulique (LRTH)
Responsable : Christine HOA

Le Laboratoire de Réfrigération et de Thermo Hydraulique (LRTH) travaille principalement sur deux thématiques de recherche : la réfrigération des machines de fusion thermo nucléaire et l’analyse du comportement de l’hélium à très fort nombre de Reynolds.

Fusion thermo nucléaire : Nous travaillons pour deux futurs tokamaks : JT60-SA (collaboration entre l’Europe et le Japon) et ITER (collaboration internationale autour de 7 contributeurs principaux : Europe, USA, Russie, Corée, Japon, Inde, Chine). Ces réacteurs utilisent des aimants supraconducteurs et des cryopompes qui doivent être refroidis à environ 4 Kelvin (-269°C). Les premiers servent à créer le champ magnétique très intense nécessaire au maintien du plasma de fusion au cœur de l’enceinte à vide du réacteur et les secondes permettent de pomper différentes parties de l’installation afin d’assurer un niveau de vide poussé indispensable pour obtenir une isolation thermique suffisante (vide de l’enceinte contenant le plasma, vide de l’enceinte des aimants, vide des enceintes des chauffages du plasma, …). La particularité de ces réacteurs de fusion utilisant de l’hélium à très basse température (liquide, supercritique ou superfluide) est un fonctionnement périodique qui entraine des charges variables pour le système de réfrigération qui n’est pas adapté à cela. En plus de travailler sur la définition des systèmes cryogéniques de ces installations, le groupe étudie les moyens de lisser ces variations de charges afin de les rendre acceptable pour le réfrigérateur et de pouvoir installer une puissance au plus près de la puissance moyenne.

Turbulence à haut Reynolds et turbulence quantique : la faible viscosité de l’hélium à basse température (autour de la température de liquéfaction : 4 K) permet d’obtenir à l’échelle du laboratoire des nombres de Reynolds très élevés voire supérieurs à ceux que l’on peut obtenir dans les plus grandes souffleries Européennes. Ceci permet dans un environnement contrôlé de reproduire des conditions existantes à l’échelle de plusieurs dizaines de mètres, ou au-delà mais également d’obtenir des systèmes modèles permettant d’améliorer notre compréhension actuelle de la turbulence et d’affiner ainsi les codes numériques qui sont impuissants à résoudre de manière formelle les problèmes à forts Reynolds (coupure vers les petites échelles).. L’hélium a également la particularité (en dessous de 2,17 K) d’avoir une phase dite superfluide avec des propriétés très différentes de celles des fluides classiques et notamment l’absence de viscosité. Les mécanismes de dissipation de l’énergie sont alors différents (turbulence quantique) et la recherche d’une meilleure compréhension de ces phénomènes est en cours au travers d’un projet qui se termine (TSF : turbulence de grille) et d’un autre qui commence (SHREK : turbulence de Von Karman) avec un soutien de l’Agence Nationale pour la Recherche et en collaboration avec plusieurs partenaires (LEGI, ENSL, CEA/IRAMIS, Institut Néel, LUTH).

 

   
   
 

Maj : 20/02/2017 (20)

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Dernière mise à jour : 22-10-2017

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Cryogénie pour ITER
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Station 400W/1.8K
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Turbulence superfluide : la robustesse de Kolmogorov
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Installation cryogénique du Tokamak JT60-SA
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