L’hélium 4, essentiellement issu des gisements de gaz naturel, et l'hélium 3, produit par la désintégration radioactive du tritium, sont deux gaz couramment utilisés au Département des Systèmes Basses Températures (D-SBT) de l’Irig pour obtenir des très basses températures, l’hélium 3 étant le dernier gaz à se liquéfier aux environs de - 270°C. Au-delà du D-SBT, l’hélium 4 liquide est utilisé par une multitude de laboratoires sur le polygone scientifique ainsi que par les hôpitaux (RMN). Le D-SBT est ainsi en capacité de produire 200 000 litres d’hélium liquide par an, qui associées aux capacités des liquéfacteurs de l'Institut Néel, permettent d’assurer cette fourniture. L’hélium est une ressource rare qui doit être préservée et la plupart des installations expérimentales sur le polygone sont connectées à un réseau de récupération : l’hélium gaz issu de l’évaporation du liquide est alors comprimé et stocké sous pression avant d’être à nouveau liquéfié.
Les directeurs de l'approvisionnement en hélium et directeurs industriels de la division Gaz rares et hélium d'Air Liquide, les coordinateurs logistiques, les responsables de la chaîne logistique et les techniciens de maintenance venant de France, des Émirats Arabes Unis, de Chine, des États-Unis et du Pays-Bas lors de la visite du 16 avril 2019, devant le cryostat multi test (CMT) et les liquéfacteurs d’hélium du D-SBT.
©2019 Irig/D-SBT
À l’occasion de la visite de la division « Gaz rares et hélium » de la société Air Liquide le 16 avril 2019, (photographie), les différents responsables des laboratoires du D-SBT ont eu la possibilité de mettre l'accent sur la liquéfaction de l'hélium et sur la grande variété de ses applications en science et plus particulièrement au D-SBT. Les technologies développées ont ainsi été exposées. Les visiteurs ont été enchantés d’enrichir leurs connaissances sur l'utilisation de l’hélium (3 ou 4) dans les cryoréfrigérateurs, de découvrir en quoi la cryogénie est nécessaire dans l'espace et comment le froid est produit grâce aux technologies développées au D-SBT, comme les tubes à gaz pulsé, les refroidisseurs à adsorption ainsi que la réfrigération par désaimantation adiabatique.
La délégation s’est vue présenter l’utilisation de l'hélium superfluide à 1,8 K pour l’étude des turbulences générées par les turbines de l’expérience Von Karman SHREK (Superfluid Helium high REynolds number von Kármán flow) installée dans le cryostat multi test de la station 400W@1,8K. Dans ce même cryostat polyvalent, l’expérience HELIOS (HElium Loop for hIgh lOads Smoothing) relative au réacteur de fusion ITER leur a également été expliquée.
Cette visite était l'occasion de renforcer le partenariat entre Air Liquide et le D-SBT dans le cadre de projets dans le spatial et la grande réfrigération. Depuis octobre 2018, ces deux partenaires collaborent en effet sur des développements technologiques dans le cadre du Laboratoire Commun entre Air Liquide Advanced Technologies et le CEA.
HELIOS est une boucle d’hélium supercritique développée pour étudier le lissage des charges thermiques variables reçues par les systèmes cryogéniques des futurs réacteurs de fusion japonais et ITER. HELIOS permet actuellement la caractérisation du couplage thermique d’échantillons des aimants supraconducteurs d’ITER refroidis par convection forcée d’Hélium supercritique à 4,4 K et sous une pression de 5 bar.