La supraconductivité est un phénomène qui se produit à de très basses températures, telles que celles atteintes dans le LHC, le plus grand système cryogénique du monde et l'un des endroits les plus froids de l'Univers ! Le refroidissement est l'un des principaux défis à relever par les futurs collisionneurs de particules comportant des systèmes supraconducteurs.

La cryogénie est tout aussi importante pour un futur collisionneur de leptons que de hadrons, comme les collisionneurs circulaires auxquels s'intéresse l'étude FCC. Cependant, le FCC-hh représente des difficultés extrêmes pour les technologies de cryogénie : il comprendra des aimants supraconducteurs de 16 T avec des enroulements en Nb₃Sn, fonctionnant à une température inférieure à 2 K afin de réduire autant que possible la quantité de matériau supraconducteur.

La collaboration FCC étudie de nouvelles technologies permettant de passer de la température ambiante à 1 Kelvin avec une efficacité inédite, afin de maintenir le niveau de consommation énergétique à un niveau aussi bas que raisonnablement possible. Au-delà de la physique des particules, la cryogénie et les systèmes de refroidissement peuvent aussi trouver une application dans l'industrie alimentaire, le transport spatial, les satellites, les appareils médicaux, la production de gaz naturel, le stockage et le transport, ou encore avoir un usage domestique !

L'UNITÉ DE COMPRESSION DU RÉFRIGÉRATEUR ATTACHÉE AU POINT 6. L'UNITÉ A UNE CAPACITÉ DE REFROIDISSEMENT DE 18 KW. LE SYSTÈME COMPTE HUIT DE CES UNITÉS (IMAGE : CERN)

La configuration cryogénique des machines du FCC-hh découle directement des contraintes imposées par le site. Elle est donc étroitement liée aux enquêtes territoriales actuellement menées dans le cadre de l'étude de faisabilité du FCC.

Sujets d'étude de R&D en cours :

• Cycles de réfrigération à rendement énergétique optimal

• Turbocompresseurs hautement fiables et rentables

• Processus de réfrigération non conventionnels (magnétiques)

• Simulation de processus dynamiques non linéaires