Plongée au coeur de la matière

De quoi l’univers est-il constitué ? Comment a-t-il évolué ? Ce sont les questions auxquelles s’intéressent les chercheurs du CERN. Ils disposent pour cela d’équipements exceptionnels nécessitant une totale disponibilité de l’énergie électrique.

Le CERN, organisation européenne pour la recherche nucléaire, est tout à la fois le siège de l’infiniment petit et du démesurément grand. Il s’agit en effet du plus grand laboratoire mondial de physique des particules. 6 500 chercheurs de 85 nationalités y collaborent pour étudier les constituants élémentaires de la matière et les forces qui les relient. Eléments clés de cette exploration, les accélérateurs de particules, des machines qui, comme leur nom l’indique, accélèrent les faisceaux de particules et les font entrer en collision, ou les projettent sur des

cibles, afin de recréer les conditions d’énergie intense des premiers instants de l’univers. Les plus grands de ces équipements sont circulaires ; ils utilisent des champs électriques élevés pour accélérer les faisceaux de particules, et de puissants champs magnétiques pour faire tourner les particules dans un anneau afin qu’à chaque tour elles acquièrent davantage d’énergie. Concrètement, ces accélérateurs de particules se matérialisent sous forme de tubes circulaires : près de sept kilomètres de circonférence pour le SPS (supersynchroton à proton) par exemple ; 27 km pour le LHC (grand collisionneur de hadrons), en cours de construction, une machine qui sondera la matière plus profondément que jamais et qui devrait notamment aider à résoudre l’énigme de l’anti-matière.

Un impératif : la disponibilité de l’énergie électrique

Les besoins du CERN en électricité sont à la mesure des enjeux des expériences qui s’y déroulent. Le site est alimenté par EDF en 400 kV (dont 490 MVA de puissance installée) en période normale, et par la compagnie suisse EOS en 130 kV en période EJP, ramenés à 66 kV en six points, puis à 18 kV sur la boucle de distribution électrique. Avec un impératif : la disponibilité de l’énergie électrique.
José Carlos Gascon, du département ingénierie électrique, devant la carte des implantations du CERN avec, bien visibles, les boucles matérialisant les accélérateurs de particules. “Nous recevons des chercheurs du monde entier qui travaillent sur des programmes décidés à l’avance, explique José Carlos Gascon du département ingénierie électrique. Ils achètent un faisceau pour une durée donnée, une semaine par exemple – c’est-à-dire qu’ils disposent de l’accélérateur de particules, programmé selon la nature de l’expérience et celle des particules concernées, sur un planning très précis. Tout arrêt intempestif de la machine bouleverse les projets et représente pour le CERN des pertes financières considérables.”
C’est pourquoi les équipements de protection revêtent une importance stratégique.
Une phase de renouvellement vient de débuter et c’est la nouvelle génération de Sepam Série 80 Merlin Gerin qui a été choisie. “Nous avons des exigences précises auxquelles se prête bien le Sepam Série 80, reprend José Carlos Gascon. Nous devons pouvoir intervenir de façon complètement autonome sur ces équipements de protection, pour élaborer les programmes et les modifier simplement. Il faut aussi que les appareils puissent remplacer les châssis existants en cas de panne ou être déplacés selon les besoins électriques des expériences.”
Ainsi un châssis a été spécialement conçu pour recevoir les Sepam Série 80 installés au CERN ; les connexions des appareils ont également été étudiées en standard pour ce client. Le Sepam Série 80 fonctionne en fait comme une valise que l’on déplace selon les besoins, tout autour de la boucle de 18 kV qui alimente l’accélérateur de particules(1) – incluant les aimants, les ordinateurs liés aux expériences et tous les appareils concernant le tube d’accélération.
“Il suffit de reprendre la programmation et de l’adapter à une nouvelle application, directement, sur place, avec un PC. Les appareils de protection sont ainsi interchangeables. On déconnecte le Sepam Série 80 de son armoire, on le déplace, et on le reconnecte sur un autre point de la boucle en une demi-heure maximum”, constate avec satisfaction José Carlos Gascon.

Un historique de tous les événements

Autre atout du Sepam Série 80, il conserve la traçabilité de tous les événements le concernant. “Tous les Sepam sont connectés à notre superviseur, base de données spéciale collectant les informations émanant de tous nos équipements. Si un problème survient, il est possible de revenir en arrière dans l’historique et d’analyser ce qui s’est passé. Tout est enregistré, y compris en cas de coupure du Sepam, l’indication exacte de l’heure à laquelle elle s’est produite.”
Pour la seule boucle SPS, le CERN a prévu d’installer 100 Sepam Série 80 en remplacement des équipements d’anciennes générations. Un projet qui court sur cinq ans et qui concerne sept sites. “Par ses évolutions techniques, ce matériel correspond bien à nos besoins. Il se configure à la demande, et cela très facilement. Une souplesse indispensable car notre connaissance de la science évolue et nos applications doivent faire de même” conclut José Carlos Gascon.

(1) L’alimentation des services généraux (éclairage, ventilation, etc.) relève d’une deuxième boucle.