Le transport et l’utilisation de l’hydrogène liquide nécessite de nouveaux dispositifs (vannes, raccords, pompes, …).

Ces éléments qui sont issus de l’industrie aéronautique avait été testés à température ambiante. Cependant l’étanchéité n’était pas garantie à la température de l’hydrogène liquide (20K).

Certains éléments utilisés pour l’azote liquide (77K) sont actuellement utilisés en cryogénie. Cependant est-ce qu’ils fonctionnent encore à 20K ?

Etant donnée le risque explosif de l’hydrogène, la tolérance de fuite est plus stricte que pour de l’azote qui ne représente aucun danger à faible dose.

Pour en avoir la certitude que ces éléments soient qualifiés pour l’hydrogène, nous avons développé un banc de test qui permet de mesurer les éventuelles fuites pour des éléments de circuit à 20K et cela jusqu’à 100bar.

Le niveau de fuite mesuré est inférieur à 10-8mbar.L.S-1.

Pour faire le test nous utilisons une enceinte à vide de 600mm de diamètre dans laquelle nous mettons l’élément à tester. Nous l’alimentons grâce à une canalisation inox de 6mm de diamètre qui vient mettre en pression d’hélium le dispositif (de 0.2 à 100bar). L’hydrogène pourrait être utiliser si nécessaire, cependant l’hélium est plus facile d’utilisation et plus performant pour les tests d’étanchéité.

 

Description du banc de test :

 

Les essais ont été conduits en plaçant les raccords à tester dans une enceinte à vide visible ci-dessous :

 
   

Vu d’ensemble de l’enceinte à vide

   

Vue en coupe du dispositif de mesure avec les 3 alimentations des raccords.

Ci-dessous, vu de la zone de mesure à 20K avec les arrivées pour l’instrumentation

 
 

1

Raccords

2

Support aluminium du capteur de température et capteur inséré

3

Tresse cuivre/drain thermique

4

Résistance électrique de régulation de température
 

Les raccords sont alimentés par un tube en inox 316 de 6mm de diamètre. Un système de vannes permet d’alimenter séquentiellement les 3 raccords testés. L’alimentation permet en outre de vidanger les différents raccords de l’hélium résiduel. Deux détendeurs permettent la régulation de pression. L’un permet un réglage précis de 0 à 2.5bar. L’autre autorise le réglage de 0 à 200bar. Un manomètre de précision permet le contrôle de la pression. Le dispositif d’alimentation est visible sur la photo ci-dessous :

   

                       

1.    Tête froide

Tête froide

2.    Ecran radiatif 77K

Ecran radiatif 77K

3.    Ecran radiatif 20K

Ecran radiatif 20K
         

COMPOSANTS

 

SCHEMA

 

1. Enceinte à vide

2. Ecran radiatif 77K

3. Ecran radiatif 20K

4. Eléments à tester

5. Alimentation hélium
         

Sur la photo précédente on peut voir (à droite) le détecteur de fuite ASM340 de marque PFEIFFER. Le niveau minimum détectable est de 1 · 10-13 Pa m3/s. Ce qui correspond à 1.10-12 mbar.L/s. Au premier plan on peut voir le système d’alimentation en hélium ainsi que le système de purge.

Au centre le système de distribution de l’hélium, et à gauche l’écran de contrôle des températures et du système de vide