Blue Star achève en trois mois la construction de la première plateforme nationale de tests cryogéniques intégrés pour aimants de stellarator, et lance la première série de tests d'aimants

fr.wedoany.com Rapport : Blue Star vient d'achever la construction de la première plateforme nationale de tests cryogéniques intégrés pour aimants de stellarator, et la première série de tests d'aimants a été lancée. Qiu Lilong, expert en évaluation des systèmes cryogéniques, a déclaré que, depuis la conception autonome et l'intégration système jusqu'à l'approvisionnement en composants nationaux, Blue Star n'a mis que trois mois et demi pour intégrer le vide, la cryogénie, l'alimentation électrique, la mesure et la protection en une plateforme de tests intégrés. La plateforme de tests démontre pleinement le niveau remarquable de l'équipe en matière de capacités de recherche scientifique, d'ingénierie et de gestion de projet.

Le système cryogénique, en tant que base du fonctionnement stable d'un stellarator, revêt une importance cruciale en termes de niveau de vide, d'étanchéité et de capacité de refroidissement. Contrairement au mode de développement rythmé conventionnel, Blue Star a toujours adopté une attitude pragmatique et proactive face aux défis, avec des veilles de nuit, un travail en horaires décalés, un dépistage point par point des risques et un calibrage paramètre par paramètre, établissant ainsi une base préalable solide pour chaque test cryogénique de bobine selon des normes techniques strictes. À la frontière de la fusion nucléaire contrôlée, la vitesse découle toujours de l'action concrète.

En environnement cryogénique, les aimants doivent subir des processus de refroidissement, de mise sous courant et de cycles électromagnétiques, et leurs performances en courant, leurs variations de température et leurs réponses structurelles doivent être vérifiées point par point par des essais. Après fabrication, les aimants supraconducteurs doivent passer une série de tests avant de pouvoir entrer dans l'étape d'intégration à l'installation. Le test à l'azote liquide à 77 kelvins sert principalement au criblage précoce des performances et à la validation des procédés, tandis que les tests de circulation d'hélium froid et de refroidissement par conduction thermique, réalisés à des températures proches des conditions réelles de fonctionnement, permettent de vérifier plus avant les performances réelles des aimants dans des conditions cryogéniques et de fort courant, constituant une étape de contrôle importante avant la livraison des aimants.

La plateforme de tests cryogéniques intégrés pour aimants construite par Blue Star est conçue pour une plage de températures de dix à vingt kelvins, avec deux enceintes cryogéniques, une grande et une petite, accompagnées de systèmes d'hélium cryogénique, d'alimentation des aimants, de mesure des performances et de protection en fonctionnement. La plateforme peut couvrir les étapes clés des aimants, du refroidissement à la mise sous courant jusqu'aux tests en champ magnétique de fond, permettant à l'équipe de vérifier systématiquement les performances des aimants dans des conditions proches des conditions réelles de fonctionnement. Une fois construite, la plateforme soutiendra les tests de bobines en série du premier stellarator à haute température supraconductrice de l'entreprise, rendant la liaison entre la fabrication des aimants, les tests cryogéniques et l'assemblage de la machine complète plus étroite.

Face à des aimants de différentes tailles, structures et lots de test, la plateforme prend également en compte à la fois l'établissement de l'environnement cryogénique et la configuration flexible des conditions de test. La grande enceinte cryogénique a un diamètre de trois mètres et une longueur de quatre virgule deux mètres, pouvant satisfaire simultanément les besoins de tests cryogéniques de grands aimants et de petites bobines ; la petite enceinte cryogénique a un diamètre de deux virgule deux mètres et une longueur de trois virgule deux mètres, adaptée aux bobines modulaires de différentes spécifications. Les deux enceintes cryogéniques peuvent fonctionner indépendamment ou effectuer des tests simultanément, permettant à l'équipe d'organiser flexiblement les tâches de test selon le type d'aimant et le lot de fabrication.

Pour maintenir un état stable dans la plage de températures de dix à vingt kelvins, le système doit à la fois réduire l'entrée de chaleur externe et évacuer en temps utile la chaleur générée par la mise sous tension des aimants. L'intérieur de l'enceinte cryogénique adopte une structure combinant vide, isolation multicouche, écran froid à azote liquide et refroidissement à hélium cryogénique : l'environnement sous vide réduit le transfert thermique par gaz, l'isolation multicouche et l'écran froid à azote liquide réduisent les fuites thermiques par rayonnement de l'extérieur vers la zone cryogénique, tandis que les tubes d'hélium à dix-vingt kelvins fournissent la puissance frigorifique pour le refroidissement des aimants. La plateforme utilise comme source froide un système de réfrigération à hélium d'une puissance frigorifique de cinq cents watts, associé à une station de compresseurs d'hélium, à un système de déshuilage et de purification, à une boîte froide, à un système d'azote liquide et à un système de stockage et de purification d'hélium, pour réaliser la compression, la purification, la détente réfrigérante et le recyclage de l'hélium. Lors des tests d'aimants, la pression absolue à l'entrée du circuit d'hélium peut être ajustée entre deux et dix bars, afin de s'adapter aux différentes conditions de refroidissement des aimants.

Une fois l'environnement cryogénique établi, la plateforme doit encore assurer l'alimentation des aimants, la mesure d'état et la protection en fonctionnement pour former des conditions de test complètes. Pendant les tests, la plateforme surveille la vitesse de refroidissement, le gradient de température et l'échauffement local au moyen de diodes au silicium et de thermomètres Cernox, capture les microtensions aux extrémités des bobines et des jonctions à l'aide de nanovoltmètres, et enregistre simultanément le champ magnétique, les réponses structurelles et l'état d'alimentation en hélium froid grâce à des capteurs à effet Hall, des jauges de contrainte et des capteurs de pression et de débit. Ces signaux complexes sont finalement regroupés via des cartes d'acquisition dans un même système de mesure et de contrôle, permettant l'affichage en temps réel, le stockage et l'analyse corrélée, et en cas de tension anormale ou d'échauffement local, les fonctions d'alarme et de protection contre les transitions résistives interviennent en temps utile.

Comparé aux plateformes cryogéniques du même secteur, dont les cycles de conception et de mise en service se comptent en années, Blue Star a achevé la construction de sa plateforme en seulement trois mois et demi, réalisant une percée fulgurante. Derrière cette vitesse se trouve l'esprit d'une équipe qui se soumet volontairement à la pression, attaque les défis en avance et respecte strictement les jalons, ainsi que sa maîtrise unifiée du schéma global, des interfaces système et du processus de mise en œuvre. De l'initiation de la conception cryogénique en juin, à l'achèvement de la conception globale du système fin juin, puis à l'avancement des achats en juillet, à l'achèvement de l'installation et de l'intégration en août, et à la construction de la plateforme en septembre, l'équipe a coordonné rapidement la conception, la fabrication, la livraison des équipements et l'intégration sur site, faisant progresser l'intégration de systèmes pluridisciplinaires selon le plan établi.

Face à l'objectif de construire le premier stellarator à haute température supraconductrice au monde, l'équipe tient la ligne de fond par le professionnalisme et fait avancer la mise en œuvre par l'action concrète. Actuellement, la première série de tests de la plateforme porte sur les performances de refroidissement, la résistance des jonctions, le fonctionnement au courant cible et les cycles électromagnétiques. Face à la coordination de systèmes complexes et à des exigences de test rigoureuses, l'équipe s'attache à maîtriser les étapes clés avec professionnalisme, accumule en continu des données vérifiables et de l'expérience d'ingénierie, et renforce, à chaque test et retour d'expérience, les capacités fondamentales pour la construction de la machine complète du stellarator.