LHC: refroidissement d'un deuxième secteur

Le froid gagne du terrain dans le LHC (Large Hadron Collider) du CERN près de Genève. En ce début juillet, le refroidissement démarre dans un deuxième secteur, le secteur 4-5. Le secteur 7-8 est maintenu depuis plus de trois semaines à 1,9 K, avec une excellente stabilité (voir notre news). Les tests électriques ont commencé avec succès dans ce secteur.

Les équipes de la cryogénie entament en ce début juillet le refroidissement d'un second secteur, le secteur 4-5. Au Point 4, à Echenevex, où se trouve l'une des "usines à froid" du LHC, la première phase du refroidissement se prépare. Durant cette étape, le secteur va d'abord être refroidi à 80 K (-193°C), la température de l'azote liquide. Comme pour le premier secteur, 1200 tonnes d'azote liquide vont être utilisées à cette fin. L'azote circule en fait uniquement en surface dans des échangeurs de chaleur de la centrale cryogénique. Il sert à pré-refroidir l'hélium à 80K qui va, lui, circuler dans le secteur de l'accélérateur en souterrain.

Au cours de ce processus, l'hélium transfère sa chaleur à l'azote, qui passe donc de l'état liquide à l'état gazeux avant d'être relâché dans l'atmosphère. Cet azote relâché dans l'atmosphère peut alors produire un phénomène de brume (voir ci-dessous) au voisinage du bâtiment abritant la centrale cryogénique. Ce phénomène est absolument inoffensif car l'azote est le premier constituant de l'air que nous respirons. L'air est en effet composé à 78% d'azote et à 21% d'oxygène. Le phénomène se reproduit à chaque mise en service de la cryogénie dans un secteur, aux points 1.8, 2, 4, 6, 8 où sont situées les centrales cryogéniques.

Cette première étape de refroidissement va durer trois semaines avant de mettre en marche les réfrigérateurs à 4,5 K puis le système de pompage à 1,9K. Tirant parti de l'expérience sur le secteur 7-8, les équipes prévoient de parvenir au refroidissement complet à 1,9 K d'ici à début septembre.

Le saviez-vous ?

La formation des brumes et du brouillard se produit lorsqu'une masse d'air humide est refroidie, notamment parce qu'elle rencontre une masse froide. La vapeur d'eau contenue dans l'air se condense alors pour former de fines gouttelettes qui constituent le brouillard. C'est le cas par exemple le matin en automne lorsque l'air près du sol, refroidi durant la nuit, est en contact avec l'air un peu plus haut, réchauffé par le soleil. Dans le cas du refroidissement du LHC, une brume momentanée se forme au moment où l'azote froid rejeté entre en contact avec l'air. Le phénomène est plus important si l'air est humide.