Objectifs du projet
Le projet SF-Demo vise à concevoir, développer, fabriquer et qualifier un démonstrateur grande échelle d’aimants supraconducteurs à haute température critique (SHT).
L’objectif est de valider cette technologie pour des applications industrielles, notamment dans les centrales à fusion compactes, en surmontant les défis technologiques actuels et en atteignant un niveau de maturité technologique (TRL 4).
Contexte scientifique
Les supraconducteurs à haute température (SHT) ouvrent de nouvelles perspectives passionnantes dans des domaines variés comme l’énergie, la santé et la recherche fondamentale. Contrairement aux technologies actuelles, les SHT permettent de produire des champs magnétiques puissants tout en fonctionnant à des températures plus faciles à maintenir, réduisant ainsi les coûts et les contraintes techniques.
Ce projet se distingue par son ambition de repousser les limites technologiques, en créant des aimants capables de répondre aux besoins extrêmes des centrales de fusion, mais aussi des équipements médicaux et des accélérateurs de particules.
SF-Demo se positionne comme un pont entre la recherche fondamentale et les applications industrielles, en relevant des défis tels que la gestion de fortes contraintes mécaniques, la production de conducteurs fiables et l’industrialisation de ces technologies de pointe. Ce contexte scientifique montre l’importance cruciale d’un démonstrateur pour valider ces innovations et ouvrir la voie à une nouvelle ère technologique.
Enjeux scientifiques et technologiques
Démonstration d'aimants HTS grande échelle
Valider la faisabilité d'aimants >20 T avec une énergie stockée ~100 MJ.
Maîtrise des contraintes mécaniques et thermiques
Assurer la robustesse des aimants dans des conditions sévères propres aux futures machines de fusion.
Développement des technologies clés
Produire des conducteurs HTS, joints et systèmes de protection adaptés aux grands aimants.
Transition vers l'industrialisation
Mettre en place les infrastructures et méthodes pour fabriquer et tester des prototypes et un démonstrateur final au CEA.
Responsable du projet de recherche
Walid ABDEL MAKSOUD
Partenaires impliqués
Ce projet est mené en collaboration avec plusieurs laboratoires et centres de recherche
CEA
Responsable du projet, expertise en conception, fabrication et tests de grands aimants supraconducteurs.
CNRS (Neel, LNCMI)
Expertise en développement de bobines HTS.
CentraleSupélec
Expertise en modélisation mécanique et en simulation des pertes AC et courants d'écran. Analyse des conducteurs HTS pour les prototypes d'aimants supraconducteurs.
Challenges du projet
Gestion des forces de Lorentz et des énergies emmagasinées
Assurer la stabilité des aimants sous des contraintes mécaniques et énergétiques élevées.
Développement de conducteurs et connexions HTS fiables
Produire des conducteurs de grande longueur et des joints robustes.
Protection contre les quenchs
Mettre en place des systèmes de détection et de protection pour prévenir les dommages lors des pertes de supraconductivité.
Méthodologie et approche
01
Conception et plan de développement
Analyse des risques, conception et évaluation des options du démonstrateur.
02
R&D et prototypage
Développement des briques technologiques, prototypage à moyenne échelle et mise en place des infrastructures.
03
Fabrication et tests
Fabrication du démonstrateur final et tests à température cryogénique dans l'infrastructure MATTRICS du CEA.