Soutenance de thèse de Guillaume Campagna

Les aimants supraconducteurs en Nb₃Sn à haut champ constituent une solution prometteuse pour les futurs collisionneurs de particules à haute énergie. À ce jour, de nombreux aimants supraconducteurs, imprégnés avec une résine époxy, ont été testés. Les conditions extrêmes en termes de courant, champ magnétique, et forces de Laplace génèrent des transitions résistives brutales (quenches) qui contribuent au training des aimants. Nombre d'entre eux ont rencontré des difficultés à atteindre les performances attendues, et ont eu des training longs. Plusieurs causes mécaniques de ces training ont été identifiées, telles que la fissuration de la résine, la rupture de l’adhérence entre l’époxy et les composants métalliques, ou encore les déplacements relatifs induisant du frottement. L’objectif de ce travail est de mieux comprendre les origines de ces phénomènes ainsi que leur lien avec la pré-contrainte appliquée aux bobines. Cela pourrait permettre de réduire significativement le nombre de quenches et d’augmenter le courant maximal atteint à la fin de la phase de training. Une campagne expérimentale a été menée afin de reproduire les phénomènes de décollement d’un câble Nb₃Sn dans des conditions représentatives d’un aimant supraconducteur, soit un courant autour de 20 kA avec un champ appliqué de 11 T. Un dispositif expérimental existant a été modifié afin de permettre une mesure précise de la contrainte appliquée au câble, sur la gamme 0-10 MPa. Quatre échantillons, constitués de câbles Nb₃Sn de type Rutherford alimentés en courant, ont été soumis à une libération progressive de la contrainte de compression transverse. Il a été observé que la performance du câble diminuait lorsque la contrainte transverse appliquée passait en dessous d'un certain seuil, et que ce seuil dépendait de l’adhérence de l’époxy avec le support. De même, le comportement en training s’est révélé être influencé par la pré-contrainte. Dans les cas où les câbles d’un aimant Nb₃Sn sont soumis à des contraintes de cisaillement, ce travail suggère qu’il pourrait être nécessaire de maintenir une compression minimale sur les bobines afin d’atteindre les performances visées et de limiter le training.

Composition du jury : 

• M. Hans VAN OORT     University of Twente     Rapporteur
• M. Carmine SENATORE     University of Geneva     Rapporteur
• M. Guillaume KERMOUCHE     Ecole des Mines de Saint-Etienne     Examinateur
• M. Gerard WILLERING     European Organization for Nuclear Research (CERN)     Examinateur
• Mme Anna KARIO     European Organization for Nuclear Research (CERN)     Invitée
• M. Simon OTTEN     Royal SMIT Transformers B.V     Invité