PartagerCryogenics 2019 : le projet NICA a pour objectif d‘étudier l’état de la matière présente peu après le Big Bang
Le projet NICA (Nuclotron Ion Collider FA?ility) concernant un nouveau complexe d'accélérateurs conçu à l'Institut pour la recherche nucléaire à Doubna (JINR), en Russie, était un sujet brûlant lors de la 15e conférence internationale Cryogenics 2019 de l’IIF, qui s'est déroulée à Prague (République tchèque) du 8 au 11 avril 2019 et qui a connu un grand succès.
Le projet international NICA vise à étudier les propriétés de la matière nucléaire dans la région de la densité maximale de baryons. Cet état de la matière - le plasma Quark-Gluon - n’existait qu’aux tout débuts de l’Univers, jusqu’à quelques millisecondes après le Big Bang.
Un article de Nikolay Agapov et al.[1] décrit en détail le système cryogénique de NICA et l'installation de test des aimants. Depuis 1992, la plus grande usine russe d'hélium liquide pour l'accélérateur supraconducteur Nuclotron fonctionne au JINR. Les projets de développement des installations de base du laboratoire de physique des hautes énergies JINR comprennent la construction de nouveaux accélérateurs : booster et collisionneur, tous deux utilisant des aimants de type Nuclotron avec des enroulements supraconducteurs refroidis à 4,5 K, la température de l’hélium liquide. Ces deux accélérateurs ainsi que l’accélérateur Nuclotron existant seront regroupés au complexe NICA.
La puissance frigorifique nécessaire pour le complexe NICA sera d'environ 10 kW à 4,5 K. Le système cryogénique à l'hélium sera basé sur de nouveaux compresseurs à vis à hélium, le liquéfacteur central et les réfrigérateurs « satellites ». En outre, un nouveau système cryogénique à l'azote en cycle fermé d'une capacité de 2300 kg/h d'azote liquide sera construit sur la base des re-condenseurs, du liquéfacteur et des turbocompresseurs.
La masse totale « froide » des aimants supraconducteurs est de 290 t. La caractéristique unique des aimants de type Nuclotron est leur capacité à effectuer des cycles très rapides (avec un taux de répétition des impulsions allant jusqu'à 1 Hz). Les aimants doivent donc avoir des conditions de refroidissement très fiables. Ces conditions sont possibles grâce à l’utilisation d’un flux d’hélium diphasique et d’un supraconducteur creux.
Dans le cadre de ce projet, il est nécessaire de produire et de tester 450 aimants supraconducteurs : 133 aimants pour le synchrotron à booster et 317 aimants pour l’anneau de collision. Un article de Dmitry Nifikorov et al.[2] décrit l'installation d'essai basée sur les réfrigérateurs à l'hélium ainsi que les résultats des essais.
Un autre article de Yury Bespalov et al.[3] présente deux méthodes de détermination de la fuite thermique statique et des rejets de chaleur dynamiques pour tous les aimants supraconducteurs du complexe d’accélérateurs NICA ainsi qu’une analyse comparative de ces méthodes.
Toutes les communications de la conférence Cryogenics 2019 peuvent être téléchargés dans la base de données FRIDOC.
[1] Agapov N. et al. Cryogenic Technologies of the Superconducting NICA Accelerator Complex. Disponible dans FRIDOC.
[2] Nikiforov D. et al. Superconducting Magnets for NICA Project. Disponible dans FRIDOC.
[3] Bespalov Y. et al. Measurement of Static Heat Leak and Dynamic Heat Releases for NICA SC Magnets. Disponible dans FRIDOC.
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