Développement d’un réfrigérateur à dilution pour des applications spatiales

Pour étudier les propriétés fondamentales de l’univers, il est nécessaire de mesurer des signaux de très faible intensité dans différents domaines fréquentiels. Pour capter de tels signaux, les matrices de détections sont généralement refroidies à des températures de l’ordre de 100 mK. Pour atteindre ces niveaux de température, un refroidisseur à dilution adapté aux contraintes spatiales a été développé à l’institut Néel/CNRS. Le processus de refroidissement repose sur la dilution de l’3He passant d’une phase concentrée d’3He vers une phase diluée 3He/4He. Lors de missions spatiales, la séparation de phase est réalisée par les forces capillaires qui remplace la gravité au sol : le refroidisseur à dilution en boucle fermée (Closed Cycle Dilution refrigerator – CCDR) résout cette limitation. Un transfert de technologie est en cours entre l’institut Néel et le CEA/DSBT.

La thèse proposée comporte deux axes. Le principal consiste à étudier les mécanismes en jeux au sein du séparateur de phase qui est un milieu poreux lequel confine le mélange 3He/4He dont l’4He est extrait par une pompe à pression fontaine. Pour cela une expérience dédiée sera construite pour étudier le confinement et la circulation de l’4He. Parallèlement, la maturité du CCDR doit être augmenter à un niveau TRL 5 (Technology Readiness Level). La thèse se fera en relation très étroite avec l’institut Néel.

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