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RÉSUMÉ
Cet article a pour objet la cryogénie, c’est-à-dire la production et l’utilisation de très basses températures. Différents moyens pour atteindre ces basses températures sont présentés, notamment la cascade de fluides judicieusement choisie, le cycle de Stirling avec l’air liquide, puis l’hélium liquide (fluide frigorigène souffrant de rareté). Sont ensuite abordés les principes de la désaimantation nucléaire, puis celui de la machine frigorifique magnétique, avant d’évoquer quelques perspectives sur ce sujet très loin d’être épuisé.
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Lire l’articleAuteur(s)
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Michel FEIDT : Ingénieur physicien de l’Institut national des sciences appliquées de Lyon - Docteur ès sciences - Professeur à l’université Henri-Poincaré (Nancy)
INTRODUCTION
Cette étude s’intéresse tout particulièrement à la production et l’utilisation des très basses températures ; le domaine considéré est classiquement appelé cryogénie.
Les basses températures correspondantes (typiquement inférieures à – 100 oC) nécessitent soit de recourir à des techniques différentes de celles imposées dans les deux études précédentes Production de froid et revalorisation de la chaleur : principes généraux et Production de froid et revalorisation de la chaleur : machines particulières, soit de faire appel à de nouveaux principes physiques. Les deux approches sont examinées dans le présent document.
On remarquera ici que la revalorisation de la chaleur à haute température, qui est le pendant de la cryogénie, reste un domaine peu exploré, qui mériterait sans doute plus de considération ; ce sujet ne sera qu’évoqué ici, pour préserver la symétrie formelle.
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VERSIONS
- Version archivée 1 de oct. 1998 par Michel FEIDT
- Version courante de avr. 2018 par Michel FEIDT
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Domaine de température de la cryogénie5. Conclusions et perspectives
5.1 Conclusion sur la cryogénie
Seul le vaste sujet de la cryogénie a pu être abordé ici, en vue de le relier aux autres applications plus prosaïques antérieures. Une bibliographie complète sur le sujet existe [20] [21] [22] et trois livres de référence [33] ont été écrits par Walker sur ce sujet.
HAUT DE PAGE5.2 Quelques perspectives
On se contentera d’évoquer quelques perspectives récentes, montrant que le sujet traité est loin d’être épuisé, et qu’il peut donner lieu à de nouvelles réalisations très « exotiques » par rapport à l’état de l’art que nous connaissons aujourd’hui, pour peu que les recherches correspondantes progressent du point de vue fondamental, mais aussi et surtout du point de vue technique et technologique.
Citons ainsi le développement au laboratoire national Los Alamos aux États-Unis d’un réfrigérateur optique LASSOR ; ce réfrigérateur conçu pour fonctionner au voisinage de 77 K utilise un matériau ZBLANP (verre, composé fluoré de métaux lourds : zirconium, baryum, lanthanium, aluminium, sodium et plomb) dans lequel la fluorescence anti-Stokes induite par laser produit l’effet frigorifique [34]. On montre alors par analogie aux machines trithermes que si
, il vient pour le coefficient de performance (COP) de ce réfrigérateur :
avec :
- TL :
- température du flux laser
- TF :
- température de la source froide
- T fluo :
- température du puits fluorescent.
On voit alors que la température du flux fluorescent rejeté correspond à celle du puits chaud de la machine à froid de Carnot classique (dans le cas du matériau cité T...
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