Service des Basses Températures (SBT)
Directeur : Lionel DUBAND

Le Service des Basses Températures (SBT) développe une Recherche à caractère principalement technologique dans une large gamme de températures depuis 120 K jusqu’à la dizaine de millikelvins.

Les principales thématiques du Service sont les suivantes :

Ces thématiques s’inscrivent dans les missions du CEA et de la Direction des Sciences et de la Matière, avec une contribution importante au programme du Laser MégaJoule (LMJ), une contribution aux grands instruments de la Physique Fondamentale (CERN, Herschel, …) et une implication forte dans les programmes de la Fusion Magnétique (TS, JET, ITER, JT60 SA).

Le Service est constitué de 6 groupes (trois groupes "thématiques" et trois groupes "supports") :

En outre le SBT participe à l’ESEME. Le Service est associé à l’Université Joseph Fourier de Grenoble (UMR-E 9004 CEA-UJF). Il compte 52 permanents et une quinzaine de non-permanents (étudiants en apprentissage, doctorants et post-doctorants…)

 

SUJET DE THESES
Les dernieres publications du SBT

 

Maj : 20/02/2017 (40)

Sous thèmes
 
Groupes ou laboratoires
Responsable : Eric ERCOLANI
Mission  Le laboratoire L3C est constitué : d’un bureau d’études en conception mécanique et thermique destiné à concevoir les dispositifs expérimentaux du service. Il établit, en collaboration avec les chargés ... Lire la suite »
Responsable : Francois VIARGUES
Les activités du LCF sont tournées vers les recherches sur la fusion par confinement magnétique et la fusion par confinement inertiel. Fusion Par Confinement Magnétique Le LCF possède une longue expertise dans le domaine des injecteurs de pellets de ... Lire la suite »
Responsable : Jean-Marc DUVAL
  Le laboratoire ‘Cryoréfrigérateurs et Cryogénie Spatiale’ se consacre au développement de cryoréfrigérateurs - c'est-à-dire de systèmes conçus pour refroidir jusqu’aux ... Lire la suite »
Contact : Patrick BONNAY
Mission L'activité électronique et instrumentation du SBT est d'assurer le support technique dans les domaines de la mesure et du contrôle associés à tous les dispositifs cryogéniques développés dans ce service. Plusieurs volets ... Lire la suite »
Responsable : Pascal ROUSSEL
Le rôle de notre laboratoire est d'approvisionner l'ensemble des utilisateurs du CEA , de l'ILL (Institut Laue et Langevin) ou de l'ESRF (European Synchotron Radiationen Facility) en fluides cryogéniques. Certains gaz sont liquéfiés sur le centre, ... Lire la suite »
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 ... Lire la suite »
Techniques
Faits marquants
25 octobre 2016
Contact : François Bonne
Le SBT a développé une bibliothèque pour simuler les réfrigérateurs cryogéniques, de la compression chaude jusqu’à la cryodistribution. Cette bibliothèque permet de mieux comprendre le comportement des machines, mais aussi de les ... Lire la suite »
03 octobre 2016
Contact : Christine HOA
L’installation cryogénique du Tokamak JT60-SA vient de passer avec succès un des tests d’acceptation les plus exigeants Le 27 Septembre 2016, l’installation a été portée au mode nominal (prêt à fonctionner) avec tous les ... Lire la suite »
06 juillet 2016
Contact : Anthony ATTARD
L’Inac a terminé le développement de sa nouvelle génération de Centrale d’Acquisition Basses Températures Rapide (CABTR). Elles seront entre autres installées sur Iter. Afin d’observer les phénomènes rapides et ... Lire la suite »
14 septembre 2015
Contact : Lionel Duband
Lionel Duband et son équipe sont lauréats du Prix William E. Gifford 2015 de la société américaine de cryogénie (CSA). Ce prix récompense le travail de l’équipe Artemis, du service des basses températures de l’Inac. ... Lire la suite »
10 juin 2014
Résumé du fait marquant Un petit cryo-réfrigérateur destiné aux applications spatiales a atteint, pour la première fois dans notre laboratoire, des températures inférieures à 4,2K (température de l'hélium liquide). ... Lire la suite »
02 février 2014
Born in 1967, Dr  Hab. Yves Samson was appointed director of Inac on October 1st, 2013. Formerly director of the nanoscience program at CEA, Yves Samson is currently member of the Comité de Pilotage Scientifique related to the Information and Communication Society challenge of the ... Lire la suite »
25 septembre 2013
Contact : Eric Ercolani
Une nouvelle caméra photonique opérant dans le domaine des longueurs sub-millimétriques a été développé dans le cadre du projet ArTéMiS (Architecture de bolomètres pour des Télescopes à grand champ de vue dans le domaine ... Lire la suite »
17 juillet 2013
Contact : Frederic Michel
La dix-septième réunion de coordination technique pour le projet de tokamak supraconducteur JT-60SA s’est déroulée à Grenoble au sein de l’INAC les 28 et 29 mai 2013. Cette réunion, organisée par le Service des Basses ... Lire la suite »
04 octobre 2011
The distribution of cold power in cryogenic systems is becoming increasingly important, in particular because of the replacement of cryogen baths by mechanical cryocoolers which are local cold sources. Two-phase systems (heat pipes) are good candidates to address this new problem. The SBT has ... Lire la suite »
01 septembre 2011
JT-60SA is the future tokamak of the Japan Atomic Energy Agency (JAEA). Superconductive magnets will be used to confine the plasma. The fusion reactor is jointly constructed through the Broader Approach Agreement involving Europe and Japan and it shall be in operation in 2016. CEA has the ... Lire la suite »
03 mai 2011
Contact: Lionel Duband
Gaze at the Eagle Nebula, close to the centre of our Galaxy. Star forming regions can be spotted in this picture (centre and left portion). According to astrophysicists, hundreds of stars are born here. This picture was taken in April 2010 by two of the instruments on board the Herschel satellite ... Lire la suite »
02 avril 2011
Contact: Daniel Communal
In collaboration with SPrAM, SBT has developed a temperature sensor based on fluorescent nanocrystals and optical fiber for temperature measurements in the range 4-40 K.   This type of sensor is based on the fluorescence decay of nanocrystals. The decay time, i.e. the time it takes for ... Lire la suite »
01 octobre 2010
In collaboration with Institut Néel, ENS Lyon, LEGI and IRAMIS, an apparatus was developed at SBT for the study of turbulence in superfluid helium. Our measurements show that the mechanism of energy transfer follows the same Kolmogorov law as do the classical viscous fluids. Turbulent ... Lire la suite »
02 septembre 2010
Contact : Christine HOA
La boucle HELIOS (Helium loop for high load smoothing) est  développée pour étudier le lissage des charges thermiques variables reçues par les systèmes cryogéniques des futurs réacteurs de fusion JT60-SA et ITER. Elle a été mise en ... Lire la suite »
15 juin 2010
Daniel Communal
En collaboration avec le SPrAM, le SBT a mis au point un capteur de température à base de fibre optique et de nanocristaux fluorescents. Il permet de faire une mesure à distance, éventuellement sans contact, avec une résolution de 0,1 K dans la gamme 4 à 40 ... Lire la suite »
13 juin 2010
Pantxo Diribarne
Le SBT possède un grand réfrigérateur, dit « station 400W@1.8K » qui outre les essais d’éléments cryogéniques développés pour les grands programmes (LHC, ITER…) sert à l’étude de la turbulence de ... Lire la suite »
11 juin 2010
Contact: Fanny Clavel - SBT
SBT has a refrigerator called the “400W@1.8K” test facility. One of the challenges facing this type of machine is to ensure stable operation under extreme thermal perturbations. We have developped and validated a innovative method of pressure regulation that guarantees this operational ... Lire la suite »
20 janvier 2010
Didier Guillaume
Une équipe des Services de physique nucléaire et des accélérateurs, de la cryogénie et du magnétisme (Irfu/SPHN, Irfu/SACM) et des basses températures (Inac/SBT) a réussi à produire un ruban de glace d’hydrogène de 100 ... Lire la suite »
09 décembre 2009
In our magnetic levitation facility OLGA, in a low magnetic field, we have observed a beautiful ferrofluid behaviour of liquid oxygen, close to its critical point.   Ferrofluids are liquids loaded with magnetic colloids. Their free surfaces may be subject to shape instabilities whenever ... Lire la suite »
20 novembre 2009
Denis Chatain
Comment se comportent les ergols (H2 et O2 liquide) dans les réservoirs des lanceurs spatiaux lorsque les moteurs sont coupés ou redémarrés après une phase de vol balistique ? C’est ce qu’a étudié la station Olga du SBT qui a ... Lire la suite »
18 octobre 2009
High-frequency pulse tube technology (30 ~ 50 Hz) meets space vibration and reliability requirements but, up until now, was restricted to temperatures greater than 35 K. An experimental program has been devised, aimed at reducing the temperature by means of an ingenious ... Lire la suite »
06 juin 2009
Contact : Roser Vallcorba
The main aim of the ITER fusion process is to generate 500 MW of heat power for a period of several minutes, from a 50 MW power input source. The indispensable condition: "proper" cooling of several tens of kilometres of superconducting windings that confine the plasma. In collaboration ... Lire la suite »
16 août 2008
Didier Guillaume
Injecter des glaçons dans le plasma d’un tokamak a pour but d’augmenter sa densité (gros glaçons dans le cœur) ou d’agir sur certains modes dissipatifs qui chauffent dangereusement les parois de la machine (petits glaçons en ... Lire la suite »
16 juin 2008
Daniel Beysens
Lors du 10ème concours national d’aide à la création d’entreprises de technologies innovantes organisé par le ministère de l’Enseignement supérieur et de la Recherche, le projet Rosao, porté par Daniel Beysens, vise à mettre ... Lire la suite »
16 mai 2008
Jean-Marc Duval
Une équipe du SBT a achevé la réalisation d’un nouveau réfrigérateur spatial de la famille des tubes à gaz pulsé. Ce petit dernier répond aux spécifications de l’ESA exigeant une puissance de 300 mW à 30 K. Les ... Lire la suite »
16 avril 2008
Nicolas Luchier
En couplant son expertise dans les techniques d’adsorption et de désaimantation adiabatique, le SBT a réalisé un réfrigérateur léger atteignant 20 mK et capable de maintenir 45 mK pendant 80 minutes sous une charge de 5 µW. Ces ... Lire la suite »
16 mars 2008
Denis Chatain
La cible cryogénique du LMJ, une microsphère de deutérium-tritium solide dans une membrane polymère maintenue à 18 K ± 2 mK, est entourée d’un écran thermique. Celui-ci la protège du rayonnement infrarouge provenant de la chambre ... Lire la suite »
16 décembre 2007
Lionel Duband
Le SBT vient de remporter l’appel d’offre de l’ESA concernant le développement de solutions de refroidissement continu à 50 mK. Les moyens sont donc disponibles pour pousser puis valider cette solution, qui pourrait par la suite être retenue pour le ... Lire la suite »
16 décembre 2007
Philippe Gully
Le SBT a présenté le premier prototype européen de lien thermique cryogénique à pompage capillaire. Dans l’objectif de remplacer dans les satellites les réservoirs d’hélium par des machines de type « pulse tube », il faut ... Lire la suite »
16 août 2007
Jean-Paul Périn
Jean-Paul Périn (SBT) a reçu le Prix Science et Défense 2006 pour ses travaux sur la cryogénie du laser Mégajoule.
Publications HAL

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Thèses

Dernière mise à jour : 22-08-2017

3 sujets INAC/SBT

• Energie, thermique, combustion, écoulements

 

Confinement Inertiel dans des Cavités de Grande Taille

SL-DRF-17-0894

Domaine de recherche : Energie, thermique, combustion, écoulements
Laboratoire d'accueil :

Service des Basses Températures (SBT)

Laboratoire Cryogénie Fusion (LCF)

Grenoble

Contact :

Jérome DUPLAT

Date souhaitée pour le début de la thèse : 01-09-2017

Contact :

Jérome DUPLAT

Université Grenoble Alpes - UGA-CEA/SBT UMRe 9004

04 38 78 64 89

Directeur de thèse :

Jérome DUPLAT

Université Grenoble Alpes - UGA-CEA/SBT UMRe 9004

04 38 78 64 89

Dans le cadre de l'utilisation du confinement inertiel pour produire les conditions de la fusion nucléaire, nous proposons d’étudier la dynamique de bulles sphériques de grande taille (centimétriques). On s’intéresse en particulier au cas où une cavité est placée en forte dépression au sein d’un liquide. On observe alors que la bulle s’effondre sur elle même, avec une très grande violence. Pour une cavité non vide, les éléments piégés sont très fortement comprimés. L’interface et l’ensemble du liquide ralentit, et son énergie (cinétique) est transférée au milieu composant la cavité. C’est le principe du confinement inertiel, exploité pour la réalisation des conditions thermodynamiques de la fusion nucléaire (projets Laser Méga Joule, National Ignition Facility), et à l’origine du phénomène de sonoluminescence.



Nous proposons de réaliser des expériences similaires, à grande échelle spatiale (quelques centimètres) et grande échelle temporelle (de l’ordre de la milliseconde), ce qui autorise une observation détaillée (notamment par imagerie rapide) des phénomènes hydrodynamiques intervenant dans le processus.



Grâce à l'application d'un champ magnétique, il est possible de compenser l'effet des forces de gravité dans l'oxygène liquide. Il est donc possible de créer une bulle au sein de ce liquide, qui soit sphérique et de grande taille initialement.



Le travail de thèse consistera d'une part à mener l'ensemble des investigations expérimentales et d'autre part à proposer des modèles afin de décrire le comportement hydrodynamique de la bulle (sous certaines conditions on observe le développement d'instabilités de l'interface) mais aussi l'état thermodynamique atteint : des expériences préliminaires indiquent que les gaz piégés dans la bulle atteignent des températures de plusieurs dizaine de milliers de Kelvin, ce qui provoque leur illumination spontanée.

Dans des conditions expérimentales mieux maitrisées, on espère dépasser largement ce 'record'.

Simulation numérique de pulse tube de type spatiaux : Application aux basses températures

SL-DRF-17-0986

Domaine de recherche : Energie, thermique, combustion, écoulements
Laboratoire d'accueil :

Service des Basses Températures (SBT)

Laboratoire Cryoréfrigérateurs et Cryogénie Spatiale (LCCS)

Grenoble

Contact :

Sylvain MARTIN

Nicolas LUCHIER

Date souhaitée pour le début de la thèse : 01-10-2017

Contact :

Sylvain MARTIN

CEA - DRF/INAC/SBT/LCCS

+ 33 4 38 78 31 71

Directeur de thèse :

Nicolas LUCHIER

CEA - DSM/INAC/SBT/L3C

0438783068

Les refroidisseurs de type pulse tube sont très utilisés dans le domaine spatial pour refroidisseur des instruments pour l'observation de la Terre (satellite Meteosat) ou pour l'observation de l'Univers (satellite Athena). Ces dernières années, un important effort de développement a été réalisé pour diminuer la température de base en prenant en compte les contraintes spatiales en terme de masse, taille et puissance. Les derniers développements ont porté sur des applications à 15 K et à 4 K.

L'objectif de ce projet est de développer un outil de simulation numérique pour les pulse tubes afin d'améliorer la compréhension des phénomènes thermo-hydraulique à de telles températures. Dans ce cas, l'approche des gaz parfaits n'est plus valable. Actuellement, les outils développés ne prennent en compte que les paramètres hydrauliques du problème dans un gradient de température donné. L'objectif à présent est de coupler les phénomènes hydraulique et thermique et de comprendre la façon dont il se couple.

Afin de valider la méthode choisie, nous allons développer des bancs d'essais sur des sous-systèmes d'un pulse tube (régénérateur par exemple). L'outil numérique devra être capable de réaliser des études paramètriques sur plusieurs variables (dimensions, fréquence de fonctionnement, matériaux régénérateurs) afin d'aider au développement des futurs refroidisseurs pulse tube.

Turbulence à Haut Reynolds. Etude des intermittences inertielles et dissipative dans un jet et un écoulement de Von Karman cryogéniques.

SL-DRF-17-0896

Domaine de recherche : Energie, thermique, combustion, écoulements
Laboratoire d'accueil :

Service des Basses Températures (SBT)

Laboratoire Réfrigération et Thermohydraulique Hélium (LRTH)

Grenoble

Contact :

Alain GIRARD

Christophe BAUDET

Date souhaitée pour le début de la thèse : 01-10-2017

Contact :

Alain GIRARD

CEA - DRF/INAC/SBT/LRTH

0438784365

Directeur de thèse :

Christophe BAUDET

UGA - LEGI

04 76 82 51 61

Labo : http://inac.cea.fr/sbt

La turbulence est un phénomène que l’on rencontre dans de nombreuses situations naturelles comme industrielles: la production d'énergie, les phénomènes météorologiques et environnementaux, dans les transports, dans la fusion magnétique, etc... Cette thèse, expérimentale, porte sur les aspects fondamentaux de la turbulence, en s’attachant à la compréhension de la dynamique des petites échelles et du phénomène appelé « intermittence ». La difficulté de compréhension de ce phénomène est liée au peu d’expériences disponibles pour l’étudier sur une large gamme d’échelles. Or les écoulements cryogéniques permettent justement des nombres de Reynolds très élevés, ouvrant ainsi une large gamme d’échelles, des échelles de forçage jusqu’aux échelles dissipatives en passant par les échelles inertielles.

Dans ce travail, on utilisera des anémomètres à fil chaud: une thèse de doctorat a récemment démontré l'intérêt de ces capteurs à la fois dans l'hélium superfluide et dans l’hélium normal. Ces anémomètres seront améliorés en termes de fiabilité et de résolution (temps et espace), afin d'analyser les petites échelles des écoulements turbulents des expériences "Hejet" et "Shrek" au SBT. Ces deux installations atteignent des nombres de Reynolds inégalés avec des conditions de laboratoire bien définies. Hejet est un écoulement turbulent dit « ouvert » (c’est un jet libre), tandis que Shrek est une expérience "confinée" (écoulement de Von Karman): ces deux expériences sont donc complémentaires du point de vue des processus de forçage/transfert/dissipation. C’est le deuxième principal intérêt de ce travail. Enfin, ces deux expériences peuvent également fonctionner avec de l'hélium superfluide, où la dissipation est décrite par le modèle à deux fluides de Landau, ouvrant ainsi un grand domaine d’études.
Stages
Images
Les tests de la série d\'échangeurs de sous-refroidissement
Les tests de la série d\'échangeurs de sous-refroidissement
Etudes thermohydrauliques
Schéma de l\'expérience Cryoloop
Refroidir en dessous de 2.2K
Refroidir en dessous de 2.2K
Refroidir en dessous de 2.2K
Une Station d\'Essai en Microgravité sous Champ Magnétique : Description de l\'installation
Une Station d\'Essai en Microgravité sous Champ Magnétique : Quelques résultats obtenus
Une Station d\'Essai en Microgravité sous Champ Magnétique : Quelques résultats obtenus
Une Station d\'Essai en Microgravité sous Champ Magnétique : Quelques résultats obtenus
Etude de la transition de phase de l\'hydrogène sous vibrations
Etude de la transition de phase de l\'hydrogène sous vibrations
Etude de la transition de phase de l\'hydrogène sous vibrations
Etude de la transition de phase de l\'hydrogène sous vibrations
Condensation de vapeur d’eau atmosphérique (rosée)
Condensation de vapeur d’eau atmosphérique (rosée)
Cryogénie spatiale et cryo-réfrigérateurs
Cryogénie spatiale et cryo-réfrigérateurs
Principaux résultats obtenus avec l’expérience Cryoloop
Principaux résultats obtenus avec l’expérience Cryoloop
Cryogénie pour ITER
Cryogénie pour ITER
Technologie cryogénique pour le LHC :Superfluide en écoulement diphasique
Technologie cryogénique pour le LHC :Superfluide en écoulement diphasique
Résultats complémentaires pour les fortes vitesses de vapeur
Résultats complémentaires pour les fortes vitesses de vapeur
Banc de caractérisations de matériaux à basse température
Fluide en microgravité
Physique de l’ébullition
Physique de l’ébullition
Physique de l’ébullition
Physique de l’ébullition
Mouvement de la ligne triple sur une surface solide hétérogène en conditions du mouillage partiel
Fluides sous vibrations en apesanteur, région critique et supercritique, gravité artificielle
Fluides sous vibrations en apesanteur, région critique et supercritique, gravité artificielle
Fluides sous vibrations en apesanteur, région critique et supercritique, gravité artificielle
Station 400W/1.8K
Station 400W/1.8K
Turbulence superfluide : la robustesse de Kolmogorov
Validation du porte écran thermique pour le Laser MegaJoule
Oxygène liquide en microgravité
Ruban glacé de protons pour Spiral 2
Capteurs de température : en route vers la nanocryogénie ?
Cryotechnologies
Installation réussie de la boucle HELIOS
Installation cryogénique du Tokamak JT60-SA
Installation cryogénique du Tokamak JT60-SA
L’Inac termine le développement de ses nouvelles Centrales d’Acquisition Basses Températures Rapides
L’Inac termine le développement de ses nouvelles Centrales d’Acquisition Basses Températures Rapides
Service des Basses Températures (SBT)
Un jalon important dans le projet JT-60 SA
Un jalon important dans le projet JT-60 SA
ArTéMis, une nouvelle caméra pour le téléscope APEX
ArTéMis, une nouvelle caméra pour le téléscope APEX
New directors for Inac Institute, SBT and SPRAM laboratories
HELIOS SMOOTHES HOT FLASHES
HELIOS SMOOTHES HOT FLASHES
HELIOS SMOOTHES HOT FLASHES
A NANOCRYSTAL-BASED THERMOMETER
SAFARI CRYOCOOLER ON ITS WAY
SAFARI CRYOCOOLER ON ITS WAY
SAFARI CRYOCOOLER ON ITS WAY
CRYOGENIC PULSATING HEAT PIPE
PRESSURE UNDER CONTROL
PRESSURE UNDER CONTROL
PRESSURE UNDER CONTROL
PRESSURE UNDER CONTROL
SUPERFLUID TURBULENCE AND CRYOGENICS
20 KELVIN IN SPACE WITHOUT CRYOGENIC FLUID
20 KELVIN IN SPACE WITHOUT CRYOGENIC FLUID
20 KELVIN IN SPACE WITHOUT CRYOGENIC FLUID
BEAUTIFUL DIMENSIONAL EFFECTS REVEALED BY OLGA
THE ITER COLD EXPRESSED AS EQUATIONS
THE ITER COLD EXPRESSED AS EQUATIONS
Avancée clef dans le développement d\'une chaîne cryogénique sans bain d\'hélium pour les missions spatiales
« Je ne me sens pas chercheur, je suis technologue »
Lionel Duband reçoit le prix William E. Gifford de la société américaine de cryogénie
Bibliothèque Simcryogenics pour la  simulation de systèmes de réfrigération cryogénique
Laboratoire Réfrigération Thermohydraulique (LRTH)

 

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