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Auteur(s)
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Guy GISTAU : Ancien Ingénieur expert à la Direction technique hydrogène – hélium - de la Division Techniques Avancées d’Air Liquide Sassenage
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Lire l’articleINTRODUCTION
L’hélium existe en abondance dans l’Univers, en particulier dans le Soleil et les étoiles. On le trouve également sur Terre et dans certaines poches de gaz naturel. C’est cette dernière source qui a ouvert la voie de la production industrielle.
Lorsque l’hélium est refroidi au-dessous de 2,17 K, un changement de phase se produit et l’hélium normal se transforme en hélium superfluide aux propriétés étonnantes.
Sans la découverte de la supraconductivité, l’hélium n’aurait pas connu le développement industriel actuel.
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4. Stockage et distribution industrielle de l’hélium liquide
4.1 Centres de reliquéfaction
Un centre de reliquéfaction (figure 21) est généralement situé dans un laboratoire et est souvent chargé d’alimenter un groupe de laboratoires voisins. Il est organisé autour d’un liquéfacteur relié à un réservoir de stockage fixe d’hélium liquide de 500 à 10000 L. L’hélium liquide est transféré par différence de pression (0,1 bar) vers les réservoirs mobiles. Au cours du transfert d’hélium liquide entre le réservoir fixe et un réservoir mobile, la vapeur saturée déplacée par le liquide est renvoyée vers le circuit de récupération à la température ambiante. Seul le gaz est récupéré, son enthalpie est perdue. Il n’est donc possible de récupérer, au maximum, que 85 % de l’hélium disponible dans le réservoir fixe. Cette valeur est encore réduite par la quantité de liquide vaporisée pour mettre en froid les éléments de canalisations de transfert. Lors de l’évaluation de la capacité d’un liquéfacteur en vue de son acquisition, il faut tenir compte de ce phénomène.
La mesure des quantités d’hélium distribuées sous forme liquide est délicate. Le responsable d’exploitation du centre de reliquéfaction doit « facturer » ses « clients » des quantités délivrées et doit déduire les quantités restituées au retour du réservoir mobile. En effet, un réservoir « vide », c’est-à-dire dans lequel il n’y a plus d’hélium liquide, mais qui est encore froid contient environ un sixième de « matière hélium ». Cette quantité varie rapidement avec la température du réservoir pour devenir négligeable vers 100 K. La seule méthode acceptable est la pesée des réservoirs mobiles à la sortie du centre de reliquéfaction et au retour. Il faut faire attention aux caractéristiques demandées à l’instrument de pesage, car la masse d’hélium est faible par rapport à celle du réservoir.
L’hélium à liquéfier provient en majorité du gaz récupéré par l’intermédiaire d’un réseau de canalisations reliées à un gazomètre fonctionnant à la pression atmosphérique. Ce système permet de collecter l’hélium...
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