Après avoir atteint deux fois le point de fonctionnement de 30 teslas, un nouveau record du monde a été établi pour un insert HTC de 38 mm de diamètre utile, avec un champ magnétique central de 32,5 teslas, dont 14,5 teslas générés par le seul insert.
Aujourd'hui, les aimants supraconducteurs les plus puissants, utilisés pour des accélérateurs de particules au Cern ou la neuro-imagerie à NeuroSpin, utilisent des matériaux supraconducteurs à basse température critique, avec des champs magnétiques limités à 20 T à très basse température (4 K, soit ≈ -269°C). Pour obtenir des champs magnétiques plus élevés, il faut recourir à des matériaux supraconducteurs HTC.
Nougat est un aimant supraconducteur HTC qui doit démontrer l’intérêt de la technologie de bobinage « Metal-as-Insulation », conciliant stabilité de fonctionnement et protection en cas de quench, mais offrant aussi, désormais, les meilleures performances magnétiques, pour des coûts énergétiques moindres !
- Ces travaux sont issus d’une collaboration entre le CEA et le CNRS, avec le Laboratoire national des champs magnétiques intenses (CNRS-LNCMI), à Grenoble.Ils ont été financés partiellement par l’ANR.
- Ils pourraient aboutir à proposer un nouveau type d’aimants à champs magnétique intense, utilisés particulièrement dans les domaines de recherche sur la fusion nucléaire, médicale (IRM) ou pour la spectroscopie RMN.
- Le CEA, et plus particulièrement l’Irfu, participe à la recherche et développement d’aimants supraconducteurs à champs magnétiques intenses pour répondre aux besoins des physiciens en physique des particules ou pour le médical (aimant Iseult).
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Aujourd'hui, les aimants les plus puissants utilisent des supraconducteurs à basse température critique (BTC) comme Nb3Sn. Or le niobate d'étain n'est plus utilisable au-delà de 23 teslas à la température de l'hélium liquide (4 K).
Pour obtenir des champs magnétiques plus élevés, il faut recourir aux supraconducteurs HTC comme le REBCO (oxyde de terre rare, baryum et cuivre). Ceux-ci possèdent en effet une très grande capacité de transport de courant à basse température (4-10 K), bien en dessous de leur température critique (93 K) et à haut champ. Les premiers essais d'aimant supra HTC sont réalisés à l'intérieur d'un aimant résistif afin d'atteindre plus facilement ces champs magnétiques très intenses.
Plusieurs difficultés doivent être surmontées. Les conducteurs supra HTC ne sont disponibles que sous forme de « rubans » de quelques millimètres de large au lieu de brins composés de multiples « filaments » de quelques microns pour les supra BTC. Cela provoque des effets indésirables (courants de magnétisation plus intenses) qu'il faut supprimer ou atténuer pour restaurer l'homogénéité et la stabilité du champ magnétique.
En outre, il est plus difficile de protéger un aimant supra HTC contre une transition résistive. Celle-ci ne peut être détectée aussi rapidement, en particulier avant la dégradation du câble. Les chercheurs ont choisi d'abandonner l'isolation traditionnelle entre les spires de la bobine et ont développé un bobinage mixte inox - supra HTC Metal-as-Insulation qui permet au courant de contourner d'éventuels points « chauds » en circulant à travers le co-bobinage inox.