Thermohydraulique des écoulements d'hélium faiblement supercritique en conduite: application au refroidissement des écrans de faisceau du LHC

Au cours d'observations, au-delà de la mise en évidence d'un effet inattendu, l'effort de compréhension porte tout d'abord vers une description qualitative du phénomène et ensuite quantitative. Puis, lorsque ce phénomène est compris, le travail peut s'orienter vers une étape d'exploitation o le mécanisme est utilisé pour développer de nouvelles voies de recherche ou encore apporter des solutions à des besoins d'ordre technologique. L'étude établie sur le projet du futur collisionneur de particules du CERN en est un exemple convaincant : il s'agit dans un premier temps de définir un modèle simplifié sur l'écoulement d'hélium supercritique dans des tubes soumis à des apports de chaleur, afin de permettre la compréhension des mécanismes essentiels puis developper un modèle plus précis, mais également plus complet, pour l'étude quantitative. L'application directe de cette étude thermohydraulique concerne le refroidissement des écrans de faisceau du LHC. Ces écrans, maintenus à une température comprise approximativement entre 5 K et 20 K par circulation d'hélium supercritique dans de longs et étroits tubes, seront installés dans les ouvertures des électro-aimants supraconducteurs dans le but d'intercepter les charges thermiques dynamiques. Cette solution permet d'éviter le régime diphasique mais présente néanmoins un risque d'instabilité thermohydraulique...