EP2791595A1 - Method for regulating a cryogenic cooling system - Google Patents

Abstract

Method for regulating a cryogenic cooling system comprising: a cryogenic bath (BC) provided with a pipe (HP) conveying a cryogenic fluid in the liquid, diphasic or supercritical state, and with a discharge pipe (BP) that discharges the cryogenic fluid in the vapour state, said pipes being connected to a cryogenic cooler (RL); - a fluid circuit referred to as the primary fluid circuit (CFP), through which there circulates a coolant, comprising a first exchanger (X1) for extracting heat from a heat source (ST) operating cyclically, and a second exchanger (X2) for surrendering said heat to said cryogenic bath; and - a heating means (MCB) for heating said cryogenic bath; characterized in that said regulating method involves: slaving the flow rate of fluid through said cryogenic bath discharge pipe to a setpoint value M2, said slaving being obtained by action both on a flow regulating means and on said cryogenic bath heating means; and adjusting said setpoint value M2 to keep the mean power dissipated by said heating means within a predefined range. System for implementing such a method.

Description

PROCEDE DE REGULATION D'UN SYSTEME DE REFROIDISSEMENT  METHOD FOR CONTROLLING A COOLING SYSTEM

CRYOGENIQUE  CRYOGENIC

L'invention porte sur un procédé de régulation d'un système de refroidissement cryogénique, et sur un système de refroidissement cryogénique pour la mise en œuvre d'un tel procédé. L'invention concerne en particulier les systèmes de refroidissement pouvant délivrer des puissances frigorifiques (moyennes et/ou de crête) importantes, de plusieurs dizaines à plusieurs milliers de watts.  The invention relates to a method for regulating a cryogenic cooling system, and to a cryogenic cooling system for implementing such a method. In particular, the invention relates to cooling systems that can deliver large (medium and / or peak) cooling capacities of several tens to several thousand watts.

Les systèmes de refroidissement cryogéniques, tels que les refroid isseurs à hélium, sont généralement conçus pour fournir une puissance frigorifique constante. Ils sont donc particulièrement adaptés aux charges thermiques stationnâmes ou faiblement variables dans le temps. Cependant, certaines applications nécessitent des puissances frigorifiques importantes et fortement variables. On peut citer par exemple le refroidissement des aimants supraconducteurs de certaines installations scientifiques, tels que les tokamaks destinés à l'étude de la fusion nucléaire.  Cryogenic cooling systems, such as helium coolers, are generally designed to provide constant cooling capacity. They are therefore particularly suited to stationary or slightly variable thermal loads over time. However, some applications require large and highly variable cooling capacities. For example, the cooling of superconducting magnets of certain scientific installations, such as tokamaks intended for the study of nuclear fusion.

Il existe essentiellement deux possibilités pour gérer de fortes charges thermiques puisées : soit concevoir des refroidisseurs adaptés à des variations importantes de la puissance frigorifique fournie, soit « lisser » les charges thermiques pour éviter qu'elles ne se répercutent sur le refroid isseur.  There are essentially two possibilities for managing high thermal loads: either designing chillers adapted to large variations in the cooling capacity supplied, or "smoothing" the thermal loads to prevent them from having repercussions on the cooler.

La première solution est mise en œuvre dans le document WO 2009/024705. Elle présente deux inconvénients. Premièrement, le refroidisseur doit être dimensionné sur la base de la puissance frigorifique de crête, ce qui implique un surcoût d'investissement par rapport au cas d'un dimensionnement basé sur la puissance frigorifique moyenne. Deuxièmement, la nécessité de permettre des variations de la puissance frigorifique délivrée empêche l'optimisation de l'efficacité énergétique (car cette dernière est maximale pour un seul point de fonctionnement), ce qui entraîne un surcoût de fonctionnement. Dans les installations à haute puissance frigorifique, l'efficacité énergétique peut être un enjeu de taille. A titre d'exemple, le système de refroidissement du futur tokamak japonais JT- 60SA absorbera une puissance électrique moyenne de 6 kW et une puissance de crête de 12 kW. Si le refroidisseur fonctionnait constamment à sa puissance maximale, cela se traduirait - sur une durée d'un an - par une surconsommation de plus de 10 GWh. Le graphique de la figure 1 montre la puissance thermique instantanée P(t) et la puissance thermique moyenne dissipées par un aimant supraconducteur dudit tokamak JT-60SA. The first solution is implemented in the document WO 2009/024705. It has two disadvantages. Firstly, the cooler must be sized on the basis of the peak cooling capacity, which implies an additional investment cost compared to the case of a design based on the average cooling capacity. Second, the need to allow variations in the delivered cooling capacity prevents the optimization of energy efficiency (because the latter is maximum for a single operating point), which leads to additional operating costs. In installations with high cooling capacity, energy efficiency can be a major challenge. As an example, the cooling system of the future Japanese tokamak JT-60SA will absorb an average electrical power of 6 kW and a peak power of 12 kW. If the chiller was running constantly at its maximum power, this would mean - over a period of one year - overconsumption of more than 10 GWh. The graph of FIG. 1 shows the instantaneous thermal power P (t) and the average thermal power dissipated by a superconducting magnet of said tokamak JT-60SA.

Dans le cadre de la deuxième solution, le refroidisseur fonctionne à une puissance constante, fonction de la charge thermique moyenne, et un tampon absorbe les fluctuations de la charge thermique.  As part of the second solution, the chiller operates at constant power, depending on the average heat load, and a buffer absorbs fluctuations in thermal load.

Le document US 5,749,243 décrit un système de refroidissement cryogénique comportant un tel tampon thermique, se présentant sous la forme d'un bain cryogénique et d'un réservoir d'expansion, définissant un volume fermé rempli d'un fluide cryogénique diphasique, dans lequel une puissance frigorifique est injectée au moyen d'un lien thermique. La charge thermique puisée est refroidie au moyen d'un fluide caloporteur qui circule dans une boucle primaire, dont le débit est régulé au moyen d'un système de dérivation ; la chaleur absorbée par le fluide caloporteur est cédée au bain cryogénique grâce à un échangeur thermique. Une telle architecture convient à un système à faible puissance (quelques watts). Cependant, l'utilisation d'un tampon thermique fermé n'est pas adaptée à des systèmes à puissance plus élevée car la résistance thermique additionnelle introduite par un lien thermique entre le tampon et le refroidisseur serait rédhibitoire du point de vue énergétique. Le document US 5,749,243 décrit également, de manière sommaire, un système de refroidissement cryogénique se présentant sous la forme d'un bain cryogénique « ouvert », relié à un réfrigérateur/liquéfacteur ; cependant, la question de la régulation n'est pas abordée, et les variations de charge thermique se répercutent directement sur le réfrigérateur/liquéfacteur.  Document US Pat. No. 5,749,243 describes a cryogenic cooling system comprising such a thermal buffer, in the form of a cryogenic bath and an expansion tank, defining a closed volume filled with a two-phase cryogenic fluid, in which a cooling capacity is injected by means of a thermal link. The pulsed thermal load is cooled by means of a heat transfer fluid which circulates in a primary loop, whose flow rate is regulated by means of a bypass system; the heat absorbed by the coolant is transferred to the cryogenic bath through a heat exchanger. Such an architecture is suitable for a low power system (a few watts). However, the use of a closed thermal buffer is not suitable for systems with higher power because the additional thermal resistance introduced by a thermal link between the buffer and the cooler would be unacceptable from the energy point of view. Document US Pat. No. 5,749,243 also briefly describes a cryogenic cooling system in the form of an "open" cryogenic bath connected to a refrigerator / liquefier; however, the issue of regulation is not addressed, and variations in thermal load directly affect the refrigerator / liquefier.

Le tokamak expérimental ITER, en cours de construction, comprend uh système cryogénique dont la structure générale est décrite dans les articles suivants :  The experimental ITER tokamak, under construction, includes a cryogenic system whose general structure is described in the following articles:

- G. Claudet et al. « Design of the ITER-FEAT cryoplant to achieve stable opération over a wide range of expérimental parameters and opération scénarios », Fusion Engineering and Design 58-59, pp. 205 - 209 (2001); et G. Claudet et al. Design of the ITER-FEAT cryoplant to achieve stable operation over a wide range of experimental parameters Operation Scenarios ", Fusion Engineering and Design 58-59, pp. 205 - 209 (2001); and

V. Kalinin et al. « ITER cryogénie System », Fusion Engineering and Design 81 , pp. 2589 - 2595 (2006).  V. Kalinin et al. "ITER Cryogenics System", Fusion Engineering and Design 81, pp. 2589 - 2595 (2006).

La figure 2 illustre la structure d'un tel système.  Figure 2 illustrates the structure of such a system.

Comme dans le cas du document précité US 5,749,243, les aimants supraconducteurs qui constituent des charges thermiques puisées ST sont refroidis par un fluide caloporteur (hélium supercritique) qui circule dans un circuit primaire CFP et cède la chaleur absorbée à un bain cryogénique BC (hélium diphasique, liquide et vapeur). Cependant, au lieu d'être fermé, le bain cryogénique est relié à un refroidisseur/liquéfacteur d'hélium RL fonctionnant selon le cycle de Claude (voir J.-C. Boissin et al. « Cryogénie : mise en œuvre des basses températures », Techniques de l'Ingénieur, B 2 382). Un tel refroidisseur comprend une zone de compression et une zone froide (« boîte froide ») couplées par des vannes. Le rôle de la zone de compression (compresseur C) est de fournir un débit de gaz (hélium) sous une haute pression de 20 bars environ. Le rôle de la zone froide est de fournir une puissance frigorifique pour maintenir en froid une installation. Elle est constituée de plusieurs échangeurs à contre courant HX1 - HX5 qui permettent un échange de chaleur entre les canaux basse pression (BP) et haute pression (HP), de turbines T1 et T2 dans lesquelles une partie de l'énergie thermique du gaz est convertie en travail, et d'une vanne de détente Joule Thomson VJT à l'extrémité du canal haute pression HP. En sortie de cette vanne de détente, l'hélium est partiellement liquéfié (LHe) et alimente le bain thermique BC ; de manière concomitante, de l'hélium à l'état de vapeur (VHe) est évacué vers le canal basse pression BP.  As in the case of the above-mentioned document US Pat. No. 5,749,243, the superconducting magnets that constitute ST pulsed thermal charges are cooled by a heat transfer fluid (supercritical helium) which circulates in a primary circuit CFP and transfers the heat absorbed to a cryogenic bath BC (diphasic helium , liquid and vapor). However, instead of being closed, the cryogenic bath is connected to a RL helium cooler / liquefier operating according to the Claude cycle (see J.-C. Boissin et al., "Cryogenics: implementation of low temperatures"). , Engineering Techniques, B 2,382). Such a cooler comprises a compression zone and a cold zone ("cold box") coupled by valves. The role of the compression zone (compressor C) is to provide a gas flow (helium) under a high pressure of about 20 bar. The role of the cold zone is to provide a cooling capacity to keep an installation cold. It consists of several HX1 - HX5 countercurrent exchangers that allow heat exchange between the low pressure (LP) and high pressure (LP) channels, T1 and T2 turbines in which part of the thermal energy of the gas is converted into work, and a Joule Thomson VJT expansion valve at the end of the HP high-pressure channel. At the outlet of this expansion valve, the helium is partially liquefied (LHe) and feeds the thermal bath BC; concomitantly, helium in the vapor state (VHe) is discharged to the LP low pressure channel.

La source thermique puisée ST (aimant supraconducteur) est refroidie par l'intermédiaire d'un circuit fluidique primaire CFP dans lequel circule de l'hélium supercritique. Ce circuit fluidique comporte deux échangeurs thermiques : un premier échangeur X1 , relié à ladite source thermique, et un deuxième échangeur X2, immergé dans le bain cryogénique. Si aucun amortissement des variations de la charge thermique n'était prévu, le refroidisseur serait sujet à des dysfonctionnements graves, pouvant conduire à des arrêts de sécurité, voire à des pannes. Par exemple, une augmentation de la charge provoquerait une augmentation du débit froid de retour, et donc une augmentation de pression en entrée et en sortie du compresseur C, pouvant induire une surcharge thermique de son moteur, une variation inadmissible de la pression de sortie etc. En outre, un refroidissement brutal se produirait au niveau des turbines de détente, ce qui pourrait induire la condensation de gouttelettes liquides créant un balourd susceptible de détruire les turbines. Ces différentes réactions à une forte augmentation transitoire du débit de retour (vapeur froide) peuvent donc provoquer l'arrêt complet du refroidisseur, que ce soit par une panne réelle ou sur un déclenchement de seuil de sécurité. The pulsed thermal source ST (superconducting magnet) is cooled by means of a primary fluid circuit CFP in which supercritical helium circulates. This fluidic circuit comprises two heat exchangers: a first heat exchanger X1, connected to said heat source, and a second heat exchanger X2, immersed in the cryogenic bath. If no damping of the variations in the heat load were foreseen, the chiller would be subject to serious malfunctions, which could lead to safety shutdowns or even breakdowns. For example, an increase in the load would cause an increase in the cold return flow, and therefore an increase in pressure at the inlet and outlet of the compressor C, which can induce a thermal overload of its motor, an inadmissible variation in the outlet pressure, etc. . In addition, a sudden cooling would occur at the level of the expansion turbines, which could induce the condensation of liquid droplets creating an imbalance capable of destroying the turbines. These different reactions to a strong transient increase in the return flow (cold vapor) can therefore cause the complete shutdown of the cooler, either by a real failure or on a triggering of the safety threshold.

Les articles précités de V. Kalinin et al. et de G. Claudet et al. proposent de réaliser un amortissement des variations de la charge thermique au moyen d'une vanne de contournement de l'échangeur X2 dans le conduit primaire. En outre, l'article de B. Rousset et al. « Introduction of a saturated bath in Vicenta models : application to the cryogénie System for JT-60SA tokamak », Advances in Cryogénie Engineering: Transactions of the Cryogénie Engineering Conférence, CEC, Vol 55, pp. 1468 - 1478 (2010) a pour objectif de dimensionner le bain thermique de manière à limiter ses variations de pression - et donc de température - au cours d'un cycle de la charge thermique. L'égalité des débits de fluide cryogénique entrant et sortant est imposée, mais aucun mécanisme de régulation n'est envisagé.  The aforementioned articles by V. Kalinin et al. and G. Claudet et al. propose to damp the variations of the thermal load by means of a bypass valve of the exchanger X2 in the primary duct. In addition, the article by B. Rousset et al. Introduction to a saturated bath in Vicenta models: application to the cryogenics System for JT-60SA tokamak, Advances in Cryogenics Engineering: Transactions of the Cryogenics Engineering Conference, CEC, Vol 55, pp. 1468 - 1478 (2010) aims to dimension the thermal bath so as to limit its pressure variations - and therefore temperature - during a heat load cycle. The equality of flow rates of incoming and outgoing cryogenic fluid is imposed, but no regulation mechanism is envisaged.

Ces articles sont de nature théorique ; ils présupposent une connaissance a priori de la charge thermique et des pertes thermiques et des mesures parfaites. Ces hypothèses ne sont pas réalistes ; en particulier, la valeur de la charge thermique n'est connue que de manière approchée.  These articles are of a theoretical nature; they presuppose a prior knowledge of the thermal load and thermal losses and perfect measurements. These assumptions are not realistic; in particular, the value of the thermal load is known only in an approximate manner.

L'invention vise à surmonter les inconvénients précités de l'art antérieur. Plus précisément, elle vise à permettre la régulation d'un système de refroidissement cryogénique de manière à « lisser » les variations temporelles d'une charge thermique non stationnaire présentant un fonctionnement cyclique, c'est-à-dire périodique ou quasi-périodique. On entend par « quasi-périodique » un régime de fonctionnement dans lequel la charge thermique prend périodiquement, à des instants dénommés « fins de cycle », une même valeur (par exemple : zéro) sans pour autant être strictement périodique ; par exemple, la puissance dissipée d'un cycle à l'autre peut varier de ±10%, voire plus. The invention aims to overcome the aforementioned drawbacks of the prior art. More specifically, it aims to allow the regulation of a cryogenic cooling system so as to "smooth" the temporal variations of a non-stationary heat load with a cyclic operation, that is to say periodic or quasi-periodic operation. "Quasi-periodic" means an operating regime in which the thermal load periodically takes, at times referred to as "cycle ends", the same value (for example: zero) without being strictly periodic; for example, the power dissipated from one cycle to another may vary by ± 10% or more.

Un objet de l'invention permettant d'atteindre ce but est constitué par un procédé de régulation d'un système de refroidissement cryogénique comportant : un bain cryogénique pourvu d'un conduit d'amenée d'un fluide cryogénique à l'état liquide, diphasique ou supercritique et d'un conduit d'évacuation d'un fluide cryogénique à l'état vapeur, lesdits conduits étant reliés à un refroidisseur cryogénique ; un circuit fluidique dit primaire, dans lequel circule un fluide caloporteur, comprenant un premier échangeur pour extraire de la chaleur d'une source thermique présentant un fonctionnement cyclique, et un deuxième échangeur pour céder ladite chaleur audit bain cryogénique, des moyens de régulation des débits fluidiques massiques à travers ledit conduit d'amenée, ledit conduit d'évacuation et ledit circuit fluidique primaire ; et un moyen de chauffage dudit bain cryogénique, caractérisé en ce que ledit procédé de régulation comprend : l'asservissement du débit fluidique massique à travers ledit conduit d'évacuation du bain cryogénique à une valeur de consigne M2, ledit asservissement étant obtenu en agissant à la fois sur un dit moyen de régulation et sur ledit moyen de chauffage du bain cryogénique, l'ajustement de ladite consigne M2 pour maintenir la puissance moyenne <W_bain) dissipée par ledit moyen de chauffage à l'intérieur d'une plage prédéfinie 0<W_min<(Wbain>≤ W_ma ; et l'asservissement du débit fluidique massique à travers ledit conduit d'amenée du bain cryogénique de manière à maintenir sa valeur instantanée ou moyenne égale à celle du débit fluidique massique à travers ledit conduit d'évacuation. An object of the invention making it possible to achieve this goal is constituted by a method of regulating a cryogenic cooling system comprising: a cryogenic bath provided with a conduit for supplying a cryogenic fluid in the liquid state, two-phase or supercritical and a conduit for discharging a cryogenic fluid in the vapor state, said conduits being connected to a cryogenic cooler; a so-called primary fluid circuit, in which a heat transfer fluid circulates, comprising a first heat exchanger for extracting heat from a heat source having a cyclic operation, and a second heat exchanger for yielding said heat to said cryogenic bath, means for regulating flow rates bulk fluidic fluid through said supply duct, said exhaust duct and said primary fluid circuit; and a means for heating said cryogenic bath, characterized in that said control method comprises: the slaving of the mass fluid flow through said evacuation conduit of the cryogenic bath to a set value M2, said slaving being obtained by acting at both on a said control means and on said heating means of the cryogenic bath, adjusting said setpoint M2 to maintain the average power <W _ba in) dissipated by said heating means within a predefined range 0 <W _min <(Wbain> ≤ W _ma ) and the slaving of the mass fluid flow through said supply conduit of the cryogenic bath so as to maintain its instantaneous or average value equal to that of the mass flow rate through said conduit discharge.

On entend par refroidisseur un système liquéfacteur ou réfrigérateur, ou bien un système fonctionnant partiellement en tant que liquéfacteur et partiellement en tant que réfrigérateur. Un principe à la base de l'invention est le suivant. La régulation du système de refroidissement nécessite de fixer une valeur de consigne M2 du débit de vapeur sortant du bain cryogénique, m2. En principe, cette valeur de consigne peut dépendre de la valeur moyenne de la charge thermique, qui n'est connue que de manière approchée. Afin de ménager une marge de sécurité, on choisit donc une valeur de consigne volontairement surdimensionnée. Cependant, par moment, la chaleur extraite de la charge thermique ne permettra pas d'évaporer une quantité de liquide cryogénique suffisante à satisfaire la condition de régulation rh2= M2. Il sera donc nécessaire d'actionner un moyen de chauffage du bain cryogénique pour assurer un fonctionnement correct du système. On comprend que cela nuit à l'efficacité énergétique. Pour cette raison, une autre boucle de réglage est prévue ; cette boucle ajuste la consigne M2 de manière à garantir que la puissance dissipée par le moyen de chauffage dans une période, ou cycle, de fonctionnement de la charge thermique se maintienne dans des limites acceptables. Si elle était trop faible, la condition de régulation rh2= M2 risquerait de ne pas être satisfaite ; si elle était trop importante, l'efficacité énergétique serait compromise. Encore une autre boucle de réglage maintient le débit entrant dans le bain thermique - m1 - sensiblement égal au débit sortant rh2, en valeur instantanée ou moyennée sur un cycle de la charge thermique. By cooler is meant a liquefier system or refrigerator, or a system that operates partially as a liquefier and partially as a refrigerator. A basic principle of the invention is as follows. The regulation of the cooling system requires setting a set value M2 of the flow rate of steam leaving the cryogenic bath, m2. In principle, this setpoint value may depend on the average value of the thermal load, which is known only in an approximate manner. In order to provide a margin of safety, a voluntarily oversized setpoint value is therefore chosen. However, at times, the heat extracted from the heat load will not allow to evaporate a quantity of cryogenic liquid sufficient to satisfy the regulation condition rh2 = M2. It will therefore be necessary to operate a heating means of the cryogenic bath to ensure proper operation of the system. We understand that this is detrimental to energy efficiency. For this reason, another adjustment loop is provided; this loop adjusts the setpoint M2 so as to ensure that the power dissipated by the heating means in a period, or cycle, of operation of the thermal load is maintained within acceptable limits. If it were too weak, the regulation condition rh2 = M2 might not be satisfied; if it were too important, energy efficiency would be compromised. Yet another control loop maintains the flow entering the heat bath - m1 - substantially equal to the output flow rh2, instantaneous value or averaged over a cycle of the heat load.

Avantageusement, ledit ajustement de la consigne M2 peut être effectué en appliquant à M2 une correction égale à ±AM2 uniquement lorsque la puissance moyenne (\N_BAM) dissipée par ledit moyen de chauffage se situe à l'extérieur de la plage [W_min, W_max] avec Advantageously, said adjustment of the instruction M2 can be carried out by applying to M2 a correction equal to ± AM2 only when the average power (\ N _BAM ) dissipated by said heating means is outside the range [W _min , W _max ] with

. _ (W_BAIN) où la puissance moyenne dissipée par ledit moyen de chauffage <W_bain> est mesurée sur le cycle précédent de fonctionnement de la source de chaleur et ΔΗ, supposée constante, est la différence entre l'enthalpie du fluide cryogénique sortant du bain cryogénique et l'enthalpie du fluide cryogénique entrant dans le bain cryogénique au cours d'un cycle de fonctionnement de la source thermique. . (W _BATH ) where the average power dissipated by said heating means <W _bai n> is measured on the previous cycle of operation of the heat source and ΔΗ, assumed constant, is the difference between the enthalpy of the outgoing cryogenic fluid of the cryogenic bath and the enthalpy of the cryogenic fluid entering the cryogenic bath during a cycle of operation of the thermal source.

En variante, ledit ajustement de la consigne M2 peut être effectué en appliquant à M2 une correction égale à Δ ₂ à chaque cycle de fonctionnement de ladite source de chaleur, avec : As a variant, said adjustment of the setpoint M2 can be carried out by applying to M2 a correction equal to Δ ₂ at each operating cycle of said heat source, with:

. _ Wmax + Wmin ~ 2(W_bain) . _ Wmax + Wmin ~ 2 (W _bath )

½²~ 2 - AH ½ ² ~ 2 - AH

Selon un premier mode de réalisation du procédé de l'invention, l'asservissement du débit fluidique massique à travers ledit conduit d'évacuation du bain cryogénique à une valeur de consigne M2 peut être obtenu en agissant à la fois sur un moyen de régulation du débit fluidique massique à travers ledit circuit fluidique primaire et sur ledit moyen de chauffage du bain cryogénique ; et un moyen de régulation du débit fluidique massique à travers ledit conduit d'amenée du bain cryogénique peut être piloté de manière à maintenir constant un niveau moyen de liquide dans ledit bain cryogénique - ce qui assure l'égalité des débits entrant et sortant à tout instant. Avantageusement, ledit moyen de régulation du débit fluidique massique à travers ledit circuit fluidique primaire peut être choisi parmi : une vanne ou système de vannes de dérivation dudit circuit fluidique primaire et une pompe.  According to a first embodiment of the method of the invention, the slaving of the mass fluid flow through said cryogenic bath evacuation pipe to a set value M2 can be obtained by acting on both a control means of the mass fluidic flow through said primary fluid circuit and said cryogenic bath heating means; and a means for controlling the mass flow rate through said cryogenic bath feed conduit can be controlled to maintain a constant average liquid level in said cryogenic bath - thereby ensuring equal flow rates into and out of any moment. Advantageously, said means for regulating the mass flow rate through said primary fluid circuit may be chosen from: a valve or bypass valve system of said primary fluid circuit and a pump.

Selon un deuxième mode de réalisation du procédé de l'invention, l'asservissement du débit fluidique massique à travers ledit conduit d'évacuation du bain cryogénique à une valeur de consigne M2 peut être obtenu en agissant à la fois sur un moyen de régulation du débit fluidique massique à travers ledit conduit d'évacuation et sur ledit moyen de chauffage du bain cryogénique, le procédé comportant également : l'asservissement du débit fluidique massique à travers ledit conduit d'amenée du bain cryogénique à une valeur de consigne M1 et un premier ajustement de ladite valeur de consigne M1 pour maintenir un niveau n de liquide dans ledit bain cryogénique, mesuré à chaque cycle ou période de fonctionnement de ladite source de chaleur, à l'intérieur d'une plage prédéfinie 0<N_min< n < N_max (entre deux mesures périodiques, le niveau peut sortir de cette plage, étant toutefois bornée par 0 et par la contenance du réservoir du bain thermique). Avantageusement, une étape d'ajustement de ladite consigne M1 peut être effectuée à chaque cycle de fonctionnement de ladite source de chaleur, sur la base de la valeur dudit niveau de liquide à un moment déterminé dudit cycle. Le procédé peut comporter également un deuxième ajustement de ladite valeur de consigne M1 , identique et concomitant audit ajustement de la consigne M2. Dans ces conditions, l'égalité des débits entrant et sortant est quasiment assuré, par exemple à moins que 5%. According to a second embodiment of the method of the invention, the slaving of the mass fluid flow through said cryogenic bath evacuation pipe to a set value M2 can be obtained by acting on both a control means of the mass flow rate through said exhaust pipe and said cryogenic bath heating means, the method also comprising: controlling the mass flow rate through said cryogenic bath supply line to a set value M1 and a first adjusting said set value M1 to maintain a level n of liquid in said cryocool, measured at each cycle or period of operation of said heat source, within a predefined range 0 <N _mi n <n <N _max (between two periodic measurements, the level may come out of this range, however bounded by 0 and the capacity of the thermal bath tank). Advantageously, a step of adjusting said setpoint M1 can be performed at each operating cycle of said heat source, based on the value of said liquid level at a given time of said cycle. The method may also comprise a second adjustment of said setpoint value M1, identical and concomitant with said adjustment of the instruction M2. Under these conditions, the equality of incoming and outgoing flows is almost assured, for example at less than 5%.

Un autre objet de l'invention est un système de refroidissement cryogénique comportant : un bain cryogénique pourvu d'un conduit d'amenée d'un fluide cryogénique à l'état liquide, diphasique ou supercritique et d'un conduit d'évacuation d'un fluide cryogénique à l'état vapeur, lesdits conduits étant reliés à un refroidisseur cryogénique, un circuit fluidique dit primaire, dans lequel circule un fluide caloporteur, comprenant un premier échangeur pour extraire de la chaleur d'une source thermique présentant un fonctionnement cyclique, et un deuxième échangeur pour céder ladite chaleur audit bain cryogénique, des moyens de régulation des débits fluidiques massiques à travers ledit conduit d'amenée, ledit conduit d'évacuation et ledit circuit fluidique primaire, un moyen de chauffage dudit bain cryogénique ; et un moyen de pilotage desdits moyens de régulation des débits fluidiques massiques et dudit moyen de chauffage dudit bain cryogénique ; caractérisé en ce que ledit moyen de pilotage est configuré ou programmé pour mettre en oeuvre un procédé de régulation tel que décrit ci- dessus. Le moyen de pilotage peut être un ordinateur ou processeur programmé de manière opportune.  Another object of the invention is a cryogenic cooling system comprising: a cryogenic bath provided with a conduit for supplying a cryogenic fluid in the liquid, two-phase or supercritical state and an evacuation duct; a cryogenic fluid in the vapor state, said conduits being connected to a cryogenic cooler, a so-called primary fluid circuit, in which a heat transfer fluid circulates, comprising a first exchanger for extracting heat from a heat source having a cyclic operation, and a second heat exchanger for yielding said heat to said cryogenic bath, means for controlling the mass flow rates through said supply line, said exhaust duct and said primary fluid circuit, means for heating said cryogenic bath; and means for controlling said mass fluid flow control means and said heating means of said cryogenic bath; characterized in that said control means is configured or programmed to implement a control method as described above. The control means may be a computer or processor programmed in a timely manner.

D'autres caractéristiques, détails et avantages de l'invention ressortiront à la lecture de la description faite en référence aux dessins annexés donnés à titre d'exemple et qui représentent, respectivement :  Other characteristics, details and advantages of the invention will emerge on reading the description given with reference to the accompanying drawings given by way of example and which represent, respectively:

La figure 1 , un diagramme temporel de la chaleur engendrée par une charge thermique puisée (aimant supraconducteur d'un tokamak) ; La figure 2, un schéma général d'un système de refroidissement cryogénique connu de l'art antérieur ; FIG. 1, a time diagram of the heat generated by a pulsed thermal load (superconducting magnet of a tokamak); Figure 2 is a general diagram of a cryogenic cooling system known from the prior art;

La figure 3, un schéma simplifié d'un système de refroidissement cryogénique convenant à la mise en œuvre de l'invention ;  Figure 3, a simplified diagram of a cryogenic cooling system suitable for the implementation of the invention;

- La figure 4, un schéma illustrant un procédé de régulation de ce système sans lissage des charges thermiques ;  FIG. 4, a diagram illustrating a method of regulating this system without smoothing thermal loads;

La figure 5, un schéma illustrant un procédé de régulation selon une première variante dudit premier mode de réalisation de l'invention ;  FIG. 5, a diagram illustrating a control method according to a first variant of said first embodiment of the invention;

La figure 6, un schéma illustrant un procédé de régulation selon une deuxième variante dudit premier mode de réalisation de l'invention ;  FIG. 6, a diagram illustrating a regulation method according to a second variant of said first embodiment of the invention;

la figure 7, un organigramme d'un procédé selon ledit premier mode de réalisation de l'invention ;  Figure 7 is a flowchart of a method according to said first embodiment of the invention;

La figure 8, un schéma illustrant un procédé de régulation selon ledit deuxième mode de réalisation de l'invention ; et  FIG. 8, a diagram illustrating a regulation method according to said second embodiment of the invention; and

- la figure 9, un organigramme d'un procédé selon ledit deuxième mode de réalisation de l'invention.  - Figure 9, a flowchart of a method according to said second embodiment of the invention.

Sauf indication contraire, dans la suite de la description on entendra toujours par « débit » un débit massique.  Unless otherwise indicated, in the remainder of the description, "flow" will always be understood to mean a mass flow rate.

Le système de refroidissement cryogénique de la figure 3 comprend un bain cryogénique BC relié à un refroidisseur d'hélium RL qui peut être du type illustré sur la figure 2. Le bain cryogénique est à la pression de 1 bar et à la température de 4,2 K, ce qui correspond à une condition de saturation, et donc d'équilibre entre les phases liquide et vapeur.  The cryogenic cooling system of FIG. 3 comprises a cryogenic bath BC connected to a helium cooler RL which may be of the type illustrated in FIG. 2. The cryogenic bath is at a pressure of 1 bar and at a temperature of 4. 2 K, which corresponds to a condition of saturation, and therefore of equilibrium between the liquid and vapor phases.

Le débit massique m1 d'hélium à l'état diphasique (liquide/vapeur) entrant dans le bain est régulé par la vanne V1 disposée sur le conduit d'amenée HP (typiquement, une vanne de Joule-Thomson, permettant la détente de l'hélium supercritique circulant dans le conduit HP et sa conversion en fluide diphasique liquide - vapeur) ; le débit massique rh2 d'hélium à l'état vapeur sortant du bain est régulé par la vanne V5 disposée sur le conduit d'évacuation BP ; le niveau de liquide n(t) dans le bain est mesuré à l'aide d'un capteur. Un moyen de chauffage (résistance électrique) MCB est disposé dans le bain cryogénique pour provoquer l'évaporation d'une partie de l'hélium cryogénique qui y est contenu (flux de chaleur : Wbain(t)). En outre, le bain cryogénique est en contact thermique (flux de chaleur : W2(t)) avec un échangeur X2 du circuit fluidique primaire CFP dans lequel circule de l'hélium supercritique, dont le débit est régulé par la vanne V2 et la pompe P ; T(t) est la température de l'hélium supercritique servant de fluide caloporteur à l'entrée de l'échangeur X2. Un système de contournement SVC, constitué par les deux vannes V3 et V4, permet de dévier une partie du fluide caloporteur de manière à ce qu'il ne circule pas dans l'échangeur X2. La source thermique non stationnaire ST est connectée thermiquement au circuit fluidique primaire par l'intermédiaire de l'échangeur X1 (flux de chaleur : W1 (t)). The mass flow m1 of helium in the diphasic state (liquid / vapor) entering the bath is regulated by the valve V1 disposed on the supply duct HP (typically a Joule-Thomson valve, allowing the expansion of the supercritical helium circulating in the HP duct and its conversion into two-phase liquid-vapor fluid); the mass flow rh2 of helium in the vapor state leaving the bath is regulated by the valve V5 disposed on the exhaust pipe BP; the liquid level n (t) in the bath is measured using a sensor. Heating means (electrical resistance) MCB is arranged in the cryogenic bath to cause the evaporation of a part of the cryogenic helium contained therein (heat flow: Wbain (t)). In addition, the cryogenic bath is in thermal contact (heat flow: W2 (t)) with an exchanger X2 of the primary fluid circuit CFP in which circulates supercritical helium whose flow is regulated by the valve V2 and the pump P; T (t) is the temperature of the supercritical helium serving as heat transfer fluid at the inlet of the exchanger X2. An SVC bypass system consisting of the two valves V3 and V4 makes it possible to deflect a portion of the heat transfer fluid so that it does not circulate in the exchanger X2. The non-stationary heat source ST is thermally connected to the primary fluidic circuit via the exchanger X1 (heat flow: W1 (t)).

Les conditions pour que le refroidisseur RL puisse opérer avec une charge thermique constante, même en présence d'une source thermique ST non stationnaire, sont les suivantes :  The conditions for the cooler RL to operate with a constant heat load, even in the presence of a non-stationary ST thermal source, are as follows:

- Les débits massiques entrant et sortant du bain saturé doivent être égaux et constants au cours du temps :  - The mass flows entering and leaving the saturated bath must be equal and constant over time:

m1 (t) = rh2(t)=constante. (1) Le niveau liquide n(t) à l'intérieur du bain saturé doit avoir une valeur moyenne constante si on intègre sur un temps suffisant (typiquement sur un cycle T₀ pour un scénario périodique ou plus généralement cyclique) : m1 (t) = rh2 (t) = constant. (1) The liquid level n (t) inside the saturated bath must have a constant mean value if one integrates over a sufficient time (typically on a T ₀ cycle for a periodic or more generally cyclic scenario):

1 t_|_ "  1 t_ | _ "

— j_t ⁰ n (t)dt = constante (2)- j _t ⁰ n (t) dt = constant (2)

En général, l'équation (2) ne découle pas directement de (1), car la pression et la température peuvent varier à l'intérieur du bain (déplacement le long de la courbe de saturation) produisant des fluctuations du niveau n(t) même si l'égalité des débits massiques entrant et sortant implique une masse constante à l'intérieur du bain. In general, equation (2) does not derive directly from (1) because the pressure and temperature can vary inside the bath (moving along the saturation curve) producing n-level fluctuations (t). ) even if the equality of the incoming and outgoing mass flows implies a constant mass inside the bath.

La puissance frigorifique fournie par le refroidisseur, intégrée sur un temps suffisant, doit correspondre à la somme de l'énergie à extraire du circuit primaire et des pertes statiques W_pertes fixes arrivant sur le bain saturé : W t)dt + W_{pertes fixes} = ml^■ AH = ml^■ L_sat(t)^■ [1 - x(t)] = constante The cooling power supplied by the cooler, integrated over a sufficient time, must correspond to the sum of the energy to be extracted from the primary circuit and static losses W _pe fixed rds entering the saturated bath: W t) dt + W _{fixed losses} = ml ^■ AH = ml ^■ L _sat (t) ^■ [1 - x (t)] = constant

(3). (3).

Dans l'équation (3), ΔΗ est la différence entre l'enthalpie H2 du fluide sortant du bain et l'enthalpie H1 du fluide entrant, L_sat est la chaleur latente de ce fluide et x(t) est la proportion de vapeur dans le débit rh1. Pour écrire l'équation (3) on a utilisé l'égalité des débits massiques rh1 (t)= m2(t)=constante. In equation (3), ΔΗ is the difference between the enthalpy H2 of the fluid exiting the bath and the enthalpy H1 of the incoming fluid, L _sa t is the latent heat of this fluid and x (t) is the proportion of steam in the rh1 flow. To write equation (3) we used the equality of mass flow rates rh1 (t) = m2 (t) = constant.

Dans le cas idéal d'une source thermique stationnaire, W1 est constant. Si le débit de la pompe P est également constant, on obtient une charge W2 constante arrivant à la source froide. Dans ce cas, une régulation simple du niveau n du bain à l'aide de la vanne d'alimentation V1 conduit à un débit rh1 provenant du refroidisseur fixe égal au débit rh2 retournant au refroid isseur. En effet, le niveau étant constant, n(t)=N, la masse du bain pompé est constante ce qui implique l'égalité des débits massiques entrant et sortant. Les équations (1) à (3) sont donc satisfaites. Typiquement, la valeur de la consigne de niveau N correspond à un remplissage du bain de 60 à 70 %. En effet, il faut d'une part avoir un niveau suffisant pour immerger complètement l'échangeur X2 de la boucle de circulation et avoir un refroidissement efficace, d'autre part éviter l'éventuel entraînement de gouttelettes liquides depuis le bain vers le système de pompage et retour vers le refroidisseur. Le niveau ne doit donc pas être trop haut pour que le bain joue efficacement son rôle de séparateur de phase (entre liquide et vapeur). En outre, si le refroidisseur a été bien dimensionné, le débit d'alimentation m1 correspond au point de fonctionnement nominal du refroidisseur, ce qui assure un rendement maximum.  In the ideal case of a stationary thermal source, W1 is constant. If the flow rate of the pump P is also constant, a constant load W2 arriving at the cold source is obtained. In this case, a simple regulation of the level n of the bath using the feed valve V1 leads to a flow rate rh1 coming from the fixed cooler equal to the flow rate rh2 returning to the cooler. Indeed, since the level is constant, n (t) = N, the mass of the pumped bath is constant which implies the equality of the incoming and outgoing mass flows. Equations (1) to (3) are satisfied. Typically, the value of the N level setpoint corresponds to a filling of the bath of 60 to 70%. Indeed, it is necessary on the one hand to have a sufficient level to completely immerse the exchanger X2 of the circulation loop and to have effective cooling, on the other hand to avoid the possible entrainment of liquid droplets from the bath to the cooling system. pumping and return to the cooler. The level must not be too high for the bath to effectively play its role of phase separator (between liquid and vapor). In addition, if the chiller has been properly sized, the feed rate m1 is the nominal operating point of the chiller, which ensures maximum efficiency.

Ce schéma simple de régulation, illustré sur la figure 4, ne convient pas au cas où la source ST est instationnaire.  This simple regulation scheme, illustrated in FIG. 4, is not suitable for the case where the source ST is unsteady.

L'invention propose deux schémas de régulation alternatifs qui permettent, contrairement à celui de la figure 4, de lisser la charge thermique induite par une source de chaleur non stationnaire avant qu'elle ne parvienne au refroidisseur RL. The invention proposes two alternative regulation schemes which make it possible, unlike that of FIG. 4, to smooth the load thermal induced by a non-stationary heat source before it reaches the RL cooler.

La figure 5 illustre une première variante du premier schéma de régulation.  FIG. 5 illustrates a first variant of the first regulation scheme.

Selon ce schéma de régulation, le système de contournement According to this regulation scheme, the bypass system

SVC constitué par les vannes V3 et V4 est piloté de manière à maintenir constant le débit sortant du bain cryogénique, m2(t)=M2, mesuré à l'aide d'un débitmètre placé dans le conduit d'évacuation BP. Ainsi, par exemple, une augmentation de la charge thermique W1 (t) ne se répercute pas dans le bain cryogénique BC, car le débit dans l'échangeur X2 diminue en proportion. Les fluctuations de charge thermique sont ainsi amorties par le circuit fluidique primaire. On comprend que cela signifie que la température du fluide caloporteur dans ce circuit, et donc celle de la source ST, ne peut pas rester parfaitement constante. Le dimensionnement du circuit primaire doit assurer que les fluctuations de température du fluide caloporteur restent acceptables, par exemple qu'elles ne provoquent pas une perte de supraconductivité de l'aimant ST. SVC constituted by the valves V3 and V4 is controlled in such a way as to keep the output flow rate of the cryogenic bath constant, m2 (t) = M2, measured using a flow meter placed in the exhaust pipe BP. Thus, for example, an increase in the heat load W1 (t) does not affect the cryogenic bath BC, because the flow rate in the exchanger X2 decreases in proportion. The thermal load fluctuations are thus damped by the primary fluid circuit. It is understood that this means that the temperature of the heat transfer fluid in this circuit, and therefore that of the source ST, can not remain perfectly constant. The design of the primary circuit must ensure that the temperature fluctuations of the coolant remain acceptable, for example they do not cause a loss of superconductivity of the magnet ST.

Pour assurer l'égalité des débits massiques entrant et sortant, on régule la vanne d'alimentation V1 sur le niveau n(t)=N.  To ensure the equality of the incoming and outgoing mass flows, the supply valve V1 is regulated on the level n (t) = N.

Ces deux régulations permettent en principe de satisfaire les équations (1 ) et (2) ; cependant, il est important de prendre en compte l'influence des incertitudes de mesure concernant la valeur à affecter à la consigne de débit M2. En effet la puissance moyenne dissipée dans le bain est calculée à partir de la somme des pertes fixes arrivant sur le bain et de l'intégrale sur un cycle des pertes dynamiques dues au fonctionnement de la source ST (qui n'est pas connu parfaitement). Il faut ensuite prendre en compte le taux de vapeur [1-x(t)] obtenu lors de la détente au travers de la vanne d'injection V1 , cette fraction de vapeur dépendant des conditions de température et de pression en amont de V1. A cause de ces incertitudes, il n'est pas possible de garantir la satisfaction de l'équation (3), qui peut se  These two regulations in principle make it possible to satisfy equations (1) and (2); however, it is important to take into account the influence of the measurement uncertainties concerning the value to be assigned to the flow rate setpoint M2. Indeed the average power dissipated in the bath is calculated from the sum of the fixed losses arriving on the bath and the integral on a cycle of the dynamic losses due to the operation of the source ST (which is not known perfectly) . It is then necessary to take into account the rate of vapor [1-x (t)] obtained during expansion through the injection valve V1, this vapor fraction depending on the temperature and pressure conditions upstream of V1. Because of these uncertainties, it is not possible to guarantee the satisfaction of equation (3), which can be

1 ( t+7^* \ 1 (t + 7 ^*)

réécrire sous la forme ml - M2 =— (— f ° W₁ (t)dt + W_{pertes fixes} ). Si M2 était inférieure à la valeur nécessaire pour satisfaire l'équation (3), cycle après cycle, la vanne de contournement V3 s'ouvrirait de plus en plus et/ou de plus en plus longtemps pour limiter la puissance arrivant dans le bain saturé générant ce débit et satisfaire la régulation mise en place. La température dans la boucle irait donc s'accroître cycle après cycle selon un processus divergent. rewrite in the form ml - M2 = - (- f ° W ₁ (t) dt + W _{fixed losses} ). If M2 were less than the value necessary to satisfy equation (3), cycle after cycle, the bypass valve V3 would open more and more and / or longer and longer to limit the power arriving in the saturated bath generating this flow and satisfy the regulation set up. The temperature in the loop would therefore increase cycle by cycle according to a divergent process.

Dans le second cas (consigne M2 fixée à une valeur excessive, donc puissance injectée inférieure à la puissance frigorifique), on obtiendrait un lissage imparfait : en effet, rh2 ne pourrait pas rester égal à la consigne M2, et sa valeur suivrait en partie les fluctuations de la charge thermique. Ce scénario est moins défavorable, à condition que l'écart entre la valeur réelle de la consigne M2 et sa valeur idéale ne soit pas excessive (car sinon on pourrait aboutir à une absence de lissage, donc finalement à une régulation du type de la figure 4). Pour améliorer le lissage, on peut compenser l'insuffisance de m2 par rapport à la consigne M2 en injectant de la chaleur dans le bain cryogénique grâce au moyen de chauffage MCB dès lors que le débit sortant est inférieur au débit de consigne et que la vanne de contournement V3 est entièrement fermée. On comprend cependant que l'utilisation d'un débit en sortie surdimensionné par rapport aux exigences réelles et d'un moyen de chauffage pour compenser ce surdimensionnement va à rencontre des exigences d'efficacité énergétique. Pour cette raison, il est nécessaire de prévoir une boucle de régulation additionnelle, qui corrige la valeur de consigne M2 de manière à maintenir la puissance moyenne <W_bain> dissipée par le moyen de chauffage MCB dans une plage prédéfinie : 0<W_miri<(Wbain}≤ W_max. En effet, une valeur trop faible de <W_bain> indique que l'on s'approche dangereusement d'une condition de sous-dimensionnement, dans laquelle M2 < -^ {~ j ^+T° W₁ (t)dt + W_{pertes fixes}) entraîne un accroissement incontrôlé de la température dans le circuit primaire ; inversement, indique une consommation énergétique inutilement élevée. Concrètement, on peut donc procéder de la manière suivante. Un calcul, ou un essai, permet de déterminer une valeur approximative rh2_est du débit moyen sortant du bain en cas de charges puisées. On règle alors la consigne de ce débit M2 à une valeur un peu supérieure à celle déterminée : M2=(1 +a) rh2_est- Puis on met en œuvre une régulation faisant intervenir le chauffage du bain pour atteindre le débit rh2(t) souhaité. Cette régulation ne s'active que lorsque la vanne de contournement V3 est entièrement fermée. Si la valeur de la puissance intégrée sur un cycle a été bien estimée, la moyenne temporelle du chauffage sur un cycle doit engendrer un surcroît de débit égal, pour cet exemple, à a=10 %. On calcule pour chaque cycle la valeur moyenne de la puissance supplémentaire injectée <W_bain> et on compare celle-ci à une valeur maximale W_max (pour des raisons d'économie) et une valeur minimale W_min (pour avoir une marge de sécurité de fonctionnement). En cas de dépassement de ces limites, dans un sens ou dans l'autre, une correction - positive ou négative - est apportée sur la valeur de la consigne du débit sortant. Il faut choisir cette correction de sorte de ne jamais dépasser la plage acceptable de puissance <Wbain> et osciller entre une valeur trop grande et trop petite. Pour cela la valeur maximale peut être choisie comme étant égale au double de la valeur minimale : W_max=2-W_mi_n, et la correction Δ ₂ être donnée par : Δ_ώ2= ^{(ty& n>}. In the second case (set point M2 fixed at an excessive value, therefore power injected lower than the cooling capacity), an imperfect smoothing would be obtained: indeed, rh2 could not remain equal to the set point M2, and its value would follow in part the fluctuations in the thermal load. This scenario is less unfavorable, provided that the difference between the actual value of the setpoint M2 and its ideal value is not excessive (because otherwise it could lead to an absence of smoothing, so ultimately to a regulation of the type of the figure 4). To improve the smoothing, it is possible to compensate the insufficiency of m2 with respect to the set point M2 by injecting heat into the cryogenic bath by means of heating means MCB when the outflow is lower than the set flow and the valve V3 bypass is fully closed. However, it is understood that the use of an output flow oversized compared to the actual requirements and a heating means to compensate for this oversizing is inconsistent with energy efficiency requirements. For this reason, it is necessary to provide an additional regulation loop, which corrects the set value M2 so as to maintain the average power <W _ba in> dissipated by the heating means MCB in a predefined range: 0 <W _miri <(Wbain} ≤ W _max Indeed, a value too low of <W _ba in> indicates that one is approaching dangerously a condition of under-dimensioning, in which M2 <- ^ {~ j ^{+ T} ° W ₁ (t) dt + W _{fixed losses} ) leads to an uncontrolled increase in the temperature in the primary circuit; Conversely, indicates an unnecessarily high energy consumption. In concrete terms, we can proceed as follows. A calculation or a test to determine an approximate value rh2 _es t outgoing average flow of the bath in case of pulsed loads. The set point of this flow rate M2 is then set to a value a little higher than that determined: M2 = (1 + a) rh2 _is t- Then a regulation is implemented involving the heating of the bath to reach the flow rate rh2 (t ) wish. This control only activates when the bypass valve V3 is fully closed. If the value of the power integrated on a cycle has been well estimated, the time average of the heating on one cycle must generate an additional flow rate equal, for this example, to a = 10%. The average value of the additional injected power <W _ba in> is calculated for each cycle and this is compared with a maximum value W _max (for reasons of economy) and a minimum value W _min (to have a margin of operational safety). If these limits are exceeded, in one direction or the other, a correction - positive or negative - is made on the value of the setpoint of the outgoing flow. This correction must be chosen so that it never exceeds the acceptable range of power <Wbain> and oscillates between a value that is too large and too small. For this, the maximum value can be chosen as being equal to twice the minimum value: W _max = 2 -W _m i _n , and the correction Δ ₂ be given by: Δ _ώ2 = ^{(ty &n>} .

2.ΆΗ  2.ΆΗ

Ce schéma de régulation est illustré de manière schématique sur l'organigramme de la figure 7. L'étape I correspond à la fixation de la consigne de niveau N, de la consigne initiale de débit sortant This control scheme is illustrated schematically on the flowchart of FIG. 7. Stage I corresponds to the setting of the level setpoint N, of the initial outflow setpoint.

des valeurs extrêmes admissibles de puissance dissipée par le moyen de chauffage, W_max et W_min, et de la période de fonctionnement de la source thermique, T₀. Lors de l'étape II, qui commence au temps t=0, la vanne V1 asservit le niveau n(t) à la consigne N, tandis que les vannes de contournement V3/V4 asservissent le débit sortant rh2 à la consigne M2 ; quand cela est insuffisant, la puissance W_bain injectée par le moyen de chauffage MCB est utilisée à cet effet. Cette régulation est effectuée pendant au moins une période T₀ de fonctionnement de la source thermique ST. Lors de l'étape III, effectuée donc lorsque t=T₀, on vérifie la condition W_mjn<<W_bain>≤ vV_max ; ensuite, si nécessaire, on applique à la consigne M2 une correction + (IVa) ou -ΔΜ2 (IVb) ; puis la régulation (étape II) reprend sur la base de la nouvelle consigne, et on réinitialise le temps : t=0. permissible extreme values of power dissipated by the heating means, W _max and W _min , and the operating period of the thermal source, T ₀ . During step II, which starts at time t = 0, the valve V1 slaves the level n (t) to the setpoint N, while the bypass valves V3 / V4 slave the outflow rh2 to the setpoint M2; when this is insufficient, the power W _ba injected by the heating means MCB is used for this purpose. This regulation is performed for at least one period T ₀ of operation of the thermal source ST. In step III, therefore, performed when t = T ₀ , the condition W _mj n << W _b ain> ≤ vV _{max is} verified; then, if necessary, is applied to the instruction M2 correction + (IVa) or -ΔΜ2 (IVb); then the regulation (step II) resumes on the basis of the new setpoint, and the time is reset: t = 0.

La correction ΔΜ₂ peut également prendre d'autres valeurs ; par exemple, elle peut dépendre de l'écart entre la puissance moyenne mesurée et une valeur cible égale à (W_max-W_mj_n)/2 : The correction ΔΜ ₂ can also take other values; for example, it may depend on the difference between the measured average power and a target value equal to (W _m ax-W _m j _n ) / 2:

. _ ^'Wmax + W_min - 2{W_bain) . _ ^' Wmax + W _min - 2 {W _bath )

^Δλ*^{2 ~} 2 - AH ^Δλ * ^{2 ~} 2 - AH

Une telle correction pourra être appliquée à chaque cycle ; l'étape III n'a donc pas à être effectuée.  Such a correction may be applied to each cycle; Step III does not have to be performed.

On remarquera que, du fait que l'on applique des corrections à la consigne M2, le refroidisseur ne fonctionne pas rigoureusement en régime stationnaire, et cela au moins pendant une période transitoire, avant que M2 ne converge vers une valeur finale constante ou quasi-constante. Cependant, du fait de la marge disponible, la correction de la consigne peut être appliquée sur un temps suffisamment long pour ne pas perturber le fonctionnement du refroidisseur.  It will be noted that, since corrections are applied to the setpoint M2, the cooler does not operate rigorously in stationary mode, and this at least during a transitional period, before M2 converges towards a constant or almost constant final value. constant. However, because of the available margin, the correction of the setpoint can be applied over a sufficiently long time not to disturb the operation of the cooler.

Les différents moyens de régulation de débit et le moyen de chauffage sont commandés par un moyen de pilotage (référence MP), qui peut être un ordinateur programmé de manière opportune.  The different flow control means and the heating means are controlled by a control means (MP reference), which can be a computer programmed in a timely manner.

Dans la variante de la figure 6, la régulation du débit dans le circuit primaire est effectuée en agissant sur la vitesse de la pompe P et non sur le système de contournement. Il serait également possible de réguler ce débit en agissant sur la vanne V2, mais cela est généralement plus délicat et thermodynamiquement défavorable.  In the variant of Figure 6, the flow control in the primary circuit is performed by acting on the speed of the pump P and not on the bypass system. It would also be possible to regulate this flow by acting on the valve V2, but this is generally more delicate and thermodynamically unfavorable.

La figure 8 illustre un deuxième schéma de régulation. Alors que dans le schéma de régulation des figures 5 à 7 c'est le circuit primaire qui absorbe les fluctuations de charge thermique, dans celui de la figure 8 cette fonction de tampon thermique est dévolue au bain cryogénique BC. Ce dernier doit donc pouvoir stocker ou déstocker temporairement une partie de la chaleur que lui transfère le circuit primaire. Figure 8 illustrates a second control scheme. While in the control scheme of FIGS. 5 to 7 it is the primary circuit which absorbs the fluctuations of thermal load, in that of FIG. 8 this thermal buffer function is assigned to the cryogenic bath BC. This The latter must therefore be able to temporarily store or destock some of the heat transferred to it by the primary circuit.

Pour maintenir le débit de retour vers le refroidisseur constant lorsque la puissance apportée au bain augmente, on ferme partiellement la vanne V5, ce qui entraîne une augmentation de la pression et de la température du bain ; inversement, durant les phases de puissance moindre, on ré-ouvre cette vanne V5 pour maintenir le débit m2 égal à la consigne M2 (en variante, on pourrait réguler le débit rh2=M2 en agissant sur la vitesse du compresseur froid pompant les vapeurs du bain saturé, si celui-ci est relié directement au bain ; une diminution de la vitesse du compresseur froid correspond à une fermeture partielle de la vanne V5, et inversement). La variation de pression dans le bain a pour conséquence de changer la température du bain, car on se déplace le long de la courbe de saturation, et de faire fluctuer le niveau liquide alors même que la masse totale du fluide cryogénique dans le bain est constante. Cet effet est prévisible, mais complexe : en fonction des conditions initiales, une injection de chaleur peut faire diminuer ou (ce qui est contre-intuitif) augmenter le niveau du liquide. Par conséquent, il n'est plus possible d'utiliser une simple mesure de niveau pour garantir l'égalité des débits rh1 et rh2. Pour obtenir des débits égaux et constants dans le temps, on peut alors envisager de réguler séparément le débit entrant et le débit sortant à la même valeur. Comme expliqué plus haut, la vanne V5 ou le compresseur froid permet de réguler le débit sortant ; le débit entrant peut être régulé au moyen de la vanne Joule-Thomson d'alimentation V1.  In order to maintain the return flow to the constant cooler when the power supplied to the bath increases, the valve V5 is partially closed, which leads to an increase in the pressure and temperature of the bath; conversely, during the phases of lower power, the valve V5 is re-opened to maintain the flow m2 equal to the set point M2 (alternatively, the flow rate rh2 = M2 could be regulated by acting on the speed of the cold compressor pumping the vapors of the saturated bath, if it is connected directly to the bath, a decrease in the speed of the cold compressor corresponds to a partial closure of the valve V5, and vice versa). The variation in pressure in the bath has the effect of changing the temperature of the bath, because one moves along the saturation curve, and to fluctuate the liquid level while the total mass of the cryogenic fluid in the bath is constant . This effect is predictable, but complex: depending on the initial conditions, a heat injection can decrease or (which is counterintuitive) increase the level of the liquid. Therefore, it is no longer possible to use a simple level measurement to ensure the equality of rh1 and rh2 rates. In order to obtain equal and constant flows over time, it is then possible to envisage regulating the incoming and the outgoing flows separately at the same value. As explained above, the valve V5 or the cold compressor makes it possible to regulate the outflow; the incoming flow can be regulated by means of the Joule-Thomson feed valve V1.

Cette méthode suppose néanmoins que les débitmètres massiques amont (sur le conduit d'amenée) et aval (sur le conduit d'évacuation) indiquent quasi-exactement la même valeur pour un même débit, faute de quoi, lorsque l'on régule les deux débits à une même consigne, on aura soit une accumulation continue de matière dans le bain, jusqu'à son remplissage total, soit une perte continue de matière dans le bain, jusqu'à ce que ce dernier ne contienne que de la vapeur. Or, en pratique, les précisions des débitmètres massiques cryogéniques sont au mieux de l'ordre de 5 %. Du fait de l'imprécision des mesures, il va donc y avoir un décalage entre le débit entrant et le débit sortant, qui va se traduire par une dérive du niveau se superposant à la fluctuation de niveau engendré par les fluctuations de puissance, de sorte qu'après un cycle complet le niveau ne reviendra pas à sa valeur de départ. La solution proposée consiste à utiliser des mesures de niveau pour ajuster la valeur de consigne M1 de débit entrant rh1. This method assumes, however, that upstream (on the supply duct) and downstream (on the exhaust duct) mass flowmeters indicate almost exactly the same value for the same flow rate, otherwise, when the two flow rates at the same set point, one will have either a continuous accumulation of material in the bath until its complete filling, or a continuous loss of material in the bath, until the latter contains only steam. However, in practice, the accuracy of the cryogenic mass flowmeters is at best of the order of 5%. Of the inaccuracy of the measurements, there will therefore be a difference between the incoming and the outgoing flow, which will result in a drift of the level superimposed on the level fluctuation generated by the power fluctuations, so that after a complete cycle the level will not return to its starting value. The proposed solution is to use level measurements to adjust the flow rate setpoint M1 rh1.

La variation de masse dans le bain au cours d'un cycle vaut : àm_cycle = p_LS[n(t + TQ) - n(t)] The mass variation in the bath during a cycle is: AM _cycle = p _L S [n (t + TQ) - n (t)]

où pL est la masse volumique moyenne du liquide, S la section droite du réservoir contenant le bain (supposé constante et indépendante du niveau, comme par exemple dans le cas d'un réservoir cylindrique) et T₀ la durée d'un cycle. La correction à adopter vaut donc : Δ_?Λ1= - ^AmcycÎe. where pL is the average density of the liquid, S the cross-section of the reservoir containing the bath (assumed constant and independent of the level, as for example in the case of a cylindrical reservoir) and T ₀ the duration of a cycle. The correction to adopt is therefore: Δ _{? Λ1} = - ^Amcycie .

Ta  Your

De façon plus générale, pour un réservoir de section quelconque variable avec le niveau, S(n), on aura :  In a more general way, for a tank of any section variable with the level, S (n), one will have:

fn(t+r₀) _cr fn (t + r ₀ ) _cr

àm_cycle = p_L J_n(t) S(n)dn . at m _cycle = p _L J _{n (t)} S (n) dn.

Les relations (1) et (2) étant satisfaites, il faut également satisfaire la relation (3) qui exprime l'égalité de la puissance frigorifique avec la puissance dissipée dans le bain. Comme dans le cas précédent, cela peut être obtenu - au moins en principe - en choisissant une valeur de consigne Relations (1) and (2) being satisfied, it is also necessary to satisfy the relation (3) which expresses the equality of the cooling capacity with the power dissipated in the bath. As in the previous case, this can be achieved - at least in principle - by choosing a setpoint

M2 pour le débit en sortie donnée par : M2 -— — f ° W₁ (t dt + W_pertes f_ixes Là encore, cependant, on se heurte aux incertitudes concernant les puissances en jeu. On procède donc comme dans le premier mode de réalisation : on estime les valeurs de W_pertes fixes et de j^^+T° W (t) , on s'en sert pour déterminer une valeur approximative rh2_est du débit moyen sortant du bain en cas de charges puisées, et on y ajoute une marge de sécurité a de l'ordre de 10% pour fixer une consigne M2=(1+a)-m2_est ; pour compenser ce surdimensionnement intentionnel du débit de sortie on actionne le moyen de chauffage dès lors que le débit sortant rh2 est inférieur au débit de consigne et que la vanne V5 est entièrement ouverte (ou que le compresseur froid est à sa vitesse maximale) ; puis, on applique une correction Δ^₂ à la consigne M2 pour maintenir <W_bain> dans une plage acceptable. La seule différence par rapport au premier mode de réalisation est que cette correction Δ^₂ doit être appliquée également à M1 ; ainsi, la consigne de débit en entrée subit une double correction (Appuis Δ^) au cours d'un cycle, lorsque cela est nécessaire. M2 for the output flow given by: M2 - - f ° W ₁ (t dt + W _losses f _ixes Again, however, we encounter the uncertainties concerning the powers involved. We therefore proceed as in the first mode of embodiment: estimating the values of W _pe rds fixed and j ^ ^{+ T} ° W (t), it is used to determine an approximate value rh2 _es t outgoing average flow of the bath in case of pulsed loads, and adds a safety margin of about 10% to set a setpoint M2 = (1 + a) -m2 _es t; to compensate for this intentional over-sizing of the output flow, the heating means is actuated as soon as the flow outgoing rh2 is below the setpoint flow and that valve V5 is fully open (or the cold compressor is its maximum speed); then, a correction Δ ^ ₂ is applied to the setpoint M2 to maintain <W _ba in> in an acceptable range. The only difference with respect to the first embodiment is that this correction Δ ^ ₂ must also be applied to M1; thus, the input flow setpoint undergoes a double correction (Supports Δ ^) during a cycle, when necessary.

Ce schéma de régulation est illustré de manière schématique sur l'organigramme de la figure 9. L'étape I' correspond à la fixation de la consigne de niveau N, de sa marge de variation admissible ΔΝ, de la consigne initiale de débit M1 = M2=(1+a)-rh2_est, des valeurs extrêmes admissibles de puissance dissipée par le moyen de chauffage, W_max et W_min, et de la période de fonctionnement de la source thermique, T₀.. Lors de l'étape II', qui commence au temps t=0, la vanne V1 asservit le débit entrant m1 à la consigne M1 , tandis que la vanne V5 asservit le débit sortant rh2 à la consigne M2 (initialement égale à M1 , mais cela n'est plus nécessairement vrai ensuite) ; quand cela est insuffisant, la puissance W_bain injectée par le moyen de chauffage MCB est utilisée à cet effet. Cette régulation est effectuée pendant au moins une période ou cycle T₀ de fonctionnement de la source thermique ST. Lors de l'étape ΙΙΓ, effectuée donc lorsque t=T₀, on vérifie la condition Ν-ΔΝ≤η(ί₀) < Ν+ΔΝ ; si nécessaire, on applique à la consigne M1 une correction ΔΜΙ (qui peut être positive ou négative) à l'étape IV. Lors de l'étape V on vérifie la condition \N_mm≤(\N_bam)≤ W_max ; ensuite, si nécessaire, on applique aux consignes M2 et M1 une correction +ΔΜ2 (Vl'a) ou -ΔΜ2 (Vl'b) ; puis la régulation (étape II') reprend sur la base des nouvelles consignes, et on réinitialise le temps : t=0. This control scheme is illustrated schematically in the flowchart of FIG. 9. Stage I 'corresponds to the setting of the level setpoint N, its permissible variation margin ΔΝ, to the initial flow setpoint M1 = M2 = (1 + a) -rh2 _e st, allowable extreme values of the power dissipated by the heating means, W _max and W _min , and the operating period of the heat source, T ₀ .. During the stage II ', which starts at time t = 0, the valve V1 slaves the incoming flow m1 to the setpoint M1, while the valve V5 slaves the outflow rh2 to the setpoint M2 (initially equal to M1, but this is not more necessarily true then); when this is insufficient, the power W _ba injected by the heating means MCB is used for this purpose. This regulation is carried out during at least one period or cycle T ₀ of operation of the thermal source ST. During the step ΙΙΓ, thus carried out when t = T ₀ , one verifies the condition Ν-ΔΝ≤η (ί ₀ ) <Ν + ΔΝ; if necessary, a correction ΔΜΙ (which may be positive or negative) is applied to the setpoint M1 in step IV. In step V the condition \ N _mm ≤ (\ N _bam ) ≤ W _max is checked; then, if necessary, a correction + ΔΜ2 (Vl'a) or -ΔΜ2 (Vl'b) is applied to the setpoints M2 and M1; then the regulation (step II ') resumes on the basis of the new setpoints, and the time is reset: t = 0.

Claims

REVENDICATIONS

1. Procédé de régulation d'un système de refroidissement cryogénique comportant : A method of regulating a cryogenic cooling system comprising:

- un bain cryogénique (BC) pourvu d'un conduit d'amenée - a cryogenic bath (BC) provided with a supply duct

(HP) d'un fluide cryogénique à l'état liquide, diphasique ou supercritique et d'un conduit d'évacuation (BP) d'un fluide cryogénique à l'état vapeur, lesdits conduits étant reliés à un refroidisseur cryogénique (RL) ; (HP) a cryogenic fluid in the liquid state, two-phase or supercritical and a vent pipe (BP) of a cryogenic fluid in the vapor state, said conduits being connected to a cryogenic cooler (RL) ;

un circuit fluidique dit primaire (CFP), dans lequel circule un fluide caloporteur, comprenant un premier échangeur (X1) pour extraire de la chaleur d'une source thermique (ST) présentant un fonctionnement cyclique, et un deuxième échangeur (X2) pour céder ladite chaleur audit bain cryogénique,  a so-called primary fluid circuit (CFP) in which a heat transfer fluid circulates, comprising a first exchanger (X1) for extracting heat from a heat source (ST) having a cyclic operation, and a second exchanger (X2) for yielding said heat to said cryogenic bath,

des moyens de régulation (V1 , V5, SVC, P, V2) des débits fluidiques massiques à travers ledit conduit d'amenée, ledit conduit d'évacuation et ledit circuit fluidique primaire, et  regulating means (V1, V5, SVC, P, V2) for mass fluid flow rates through said supply duct, said evacuation duct and said primary fluid circuit, and

un moyen de chauffage (MCB) dudit bain cryogénique ; caractérisé en ce que ledit procédé de régulation comprend :  heating means (MCB) of said cryogenic bath; characterized in that said regulation method comprises:

l'asservissement du débit fluidique massique à travers ledit conduit d'évacuation du bain cryogénique à une valeur de consigne M2, ledit asservissement étant obtenu en agissant à la fois sur un dit moyen de régulation et sur ledit moyen de chauffage du bain cryogénique ;  the slaving of the mass flow rate through said cryogenic bath evacuation pipe to a set value M2, said slaving being obtained by acting on both said regulating means and said heating means of the cryogenic bath;

l'ajustement de ladite consigne N12 pour maintenir la puissance moyenne (Wbain) dissipée par ledit moyen de chauffage à l'intérieur d'une plage prédéfinie 0<W_mj_n<( W_bai_n)≤ W_max ; et adjusting said set point N12 to maintain the average power (Wbain) dissipated by said heating means within a predefined range 0 <W _m j _n <(W _ba i _n ) ≤ W _m ax; and

l'asservissement du débit fluidique massique à travers ledit conduit d'amenée du bain cryogénique de manière à maintenir sa valeur instantanée ou moyenne égale à celle du débit fluidique massique à travers ledit conduit d'évacuation.  controlling the mass flow rate through said cryogenic bath feed duct so as to maintain its instantaneous or average value equal to that of the mass flow rate through said exhaust duct.

2. Procédé selon la revendication 1 dans lequel ledit ajustement de la consigne M2 est effectué en appliquant à M2 une correction égale à ±ΔΜ₂, uniquement lorsque la puissance moyenne (Wbain) dissipée par ledit moyen de chauffage se situe à l'extérieur de la plage W_mj_n - W_max, avec 2. Method according to claim 1 wherein said adjustment of the instruction M2 is performed by applying to M2 a correction equal to ± ΔΜ ₂ , only when the average power (Wbain) dissipated by said heating means is outside the range W _m j _n -W _max , with

. _ (W_bain) . _ (W _bath )

½^{2 ~} 2 - AH ½ ^{2 ~} 2 - AH

où la puissance moyenne dissipée par ledit moyen de chauffage (W_bain> est mesurée sur le précédent cycle de fonctionnement de la source de chaleur et ΔΗ , supposée constante, est la différence entre l'enthalpie du fluide cryogénique sortant du bain cryogénique et l'enthalpie du fluide cryogénique entrant dans le bain cryogénique au cours d'un cycle de fonctionnement de la source thermique. 3. Procédé selon la revendication 1 dans lequel ledit ajustement de la consigne M2 est effectué en appliquant à M2 une correction égale à ΔΜ₂ à chaque cycle de fonctionnement de ladite source de chaleur, avec : where the average power dissipated by said heating means (W _b ain> is measured on the previous operating cycle of the heat source and ΔΗ, assumed constant, is the difference between the enthalpy of the cryogenic fluid leaving the cryogenic bath and the enthalpy of the cryogenic fluid entering the cryogenic bath during a cycle of operation of the thermal source 3. Method according to claim 1 wherein said adjustment of the setpoint M2 is performed by applying to M2 a correction equal to ΔΜ ₂ at each operating cycle of said heat source, with:

Λ _ ^Wmax + Wmin ^~ 2{W_bain) Λ _ ^W max + Wmin ^~ 2 {W _bath )

AM2 - ₂ . _δ 4. Procédé selon l'une des revendications précédentes dans lequel : AM2 - ₂ . _δ 4. Method according to one of the preceding claims wherein:

l'asservissement du débit fluidique massique à travers ledit conduit d'évacuation du bain cryogénique à une valeur de consigne M2 est obtenu en agissant à la fois sur un moyen de régulation (SVC, P) du débit fluidique massique à travers ledit circuit fluidique primaire et sur ledit moyen de chauffage du bain cryogénique, et  the slaving of the mass fluid flow through said cryogenic bath evacuation pipe to a set value M2 is obtained by acting on both a control means (SVC, P) of the mass fluid flow through said primary fluidic circuit and on said heating means of the cryogenic bath, and

un moyen de régulation (V1) du débit fluidique massique à travers ledit conduit d'amenée du bain cryogénique est piloté de manière à maintenir constant un niveau moyen de liquide dans ledit bain cryogénique. means for regulating (V1) the mass flow rate through said cryogenic bath feed duct is controlled so as to maintain constant a mean level of liquid in said cryogenic bath.

5. Procédé selon la revendication 4 dans lequel ledit moyen de régulation du débit fluidique massique à travers ledit circuit fluidique primaire est choisi parmi : The method of claim 4 wherein said means for controlling the mass flow rate through said primary fluid circuit is selected from:

une vanne ou système de vannes (SVC ; V3, V4) de dérivation dudit circuit fluidique primaire, et  a valve or valve system (SVC; V3, V4) for bypassing said primary fluid circuit, and

une pompe (P).  a pump (P).

6. Procédé selon l'une des revendications 1 à 3 dans lequel l'asservissement du débit fluidique massique à travers ledit conduit6. Method according to one of claims 1 to 3 wherein the control of the mass flow rate through said duct

0 d'évacuation du bain cryogénique à une valeur de consigne M2 est obtenu en agissant à la fois sur un moyen de régulation (V5) du débit fluidique massique à travers ledit conduit d'évacuation et sur ledit moyen de chauffage du bain cryogénique, le procédé comportant également : 0 of evacuation of the cryogenic bath to a set value M2 is obtained by acting on both a control means (V5) of the mass fluid flow through said exhaust duct and on said heating means of the cryogenic bath, the process also comprising:

l'asservissement du débit fluidique massique à travers the enslavement of the mass flow through

5 ledit conduit d'amenée du bain cryogénique à une valeur de consigne M1 ; et un premier ajustement de ladite valeur de consigne M1 pour maintenir un niveau n de liquide dans ledit bain cryogénique, mesuré à chaque cycle de fonctionnement de ladite source de chaleur, à l'intérieur d'une plage prédéfinie 0<N_mi_n n < N_max. Said supply duct for the cryogenic bath to a set value M1; and a first adjustment of said set point M1 to maintain a level n of liquid in said cryocool, measured at each operating cycle of said heat source, within a predefined range 0 <N _m i _n n <N _max .

0  0

7. Procédé selon la revendication 6 dans lequel une étape d'ajustement de ladite consigne M1 est effectuée à chaque cycle de fonctionnement de ladite source de chaleur, sur la base de la valeur dudit niveau de liquide à un moment déterminé dudit cycle.  7. The method of claim 6 wherein a step of adjusting said set point M1 is performed at each operating cycle of said heat source, on the basis of the value of said liquid level at a given time of said cycle.

5  5

8. Procédé selon l'une des revendications 6 ou 7 comportant également un deuxième ajustement de ladite valeur de consigne M1 , identique et concomitant audit ajustement de la consigne M2.  8. Method according to one of claims 6 or 7 also comprising a second adjustment of said set value M1, identical and concomitant with said adjustment of the instruction M2.

; 0 9. Système de refroidissement cryogénique comportant : ; 9. A cryogenic cooling system comprising:

un bain cryogénique (BC) pourvu d'un conduit d'amenée (HP) d'un fluide cryogénique à l'état liquide, diphasique ou supercritique et d'un conduit d'évacuation (BP) d'un fluide cryogénique à l'état vapeur, lesdits conduits étant reliés à un refroidisseur cryogénique ; a cryogenic bath (BC) provided with a supply duct (HP) of a cryogenic fluid in the liquid state, two-phase or supercritical and an exhaust duct (BP) of a cryogenic fluid in the vapor state, said ducts being connected to a cryogenic cooler;

un circuit fluidique dit primaire (CFP), dans lequel circule un fluide caloporteur, comprenant un premier échangeur (X1) pour extraire de la chaleur d'une source thermique (ST) présentant un fonctionnement cyclique, et un deuxième échangeur pour céder ladite chaleur audit bain cryogénique ;  a so-called primary fluid circuit (CFP), in which a heat transfer fluid circulates, comprising a first exchanger (X1) for extracting heat from a heat source (ST) having a cyclic operation, and a second exchanger for delivering said heat to said heat cryogenic bath;

des moyens de régulation (V1 , V5, SVC, P, V2) des débits fluidiques massiques à travers ledit conduit d'amenée, ledit conduit d'évacuation et ledit circuit fluidique primaire ;  regulating means (V1, V5, SVC, P, V2) of the bulk fluid flow rates through said supply conduit, said exhaust duct and said primary fluid circuit;

un moyen de chauffage (MCB) dudit bain cryogénique ; et un moyen de pilotage (MP) desdits moyens de régulation des débits fluidique et dudit moyen de chauffage dudit bain cryogénique ; caractérisé en ce que ledit moyen de pilotage est configuré ou programmé pour mettre en œuvre un procédé de régulation selon l'une des revendications précédentes.  heating means (MCB) of said cryogenic bath; and control means (MP) of said fluid flow control means and said heating means of said cryogenic bath; characterized in that said control means is configured or programmed to implement a control method according to one of the preceding claims.