Banc d'Essai 1000 bar en Titane pour la Simulation d'Environnements Abyssaux

Pour le CEREGE, un laboratoire de recherche en géosciences du CNRS, IRIAN MECATRONICS a conçu et fabriqué deux bancs d’essais identiques et sur mesure. Ces systèmes permettent de simuler les conditions extrêmes des fonds marins (1000 bar, 2°C) afin d’étudier des échantillons d’eau de mer et les micro-organismes qu’ils contiennent dans leur environnement natif.

Le CEREGE avait besoin de reproduire en laboratoire les conditions de pression et de température des écosystèmes abyssaux pour mener des recherches de pointe. Le cahier des charges présentait des défis techniques majeurs, nécessitant une solution alliant haute pression, basse température, biocompatibilité et capacités d’instrumentation avancées.

Les contraintes principales étaient les suivantes :

• Très Haute Pression : Atteindre et maintenir une pression stable jusqu’à 1000 bar, équivalente à 10 000 mètres de profondeur.

• Basse Température : Assurer une régulation thermique précise sur une plage de 2°C à 30°C pour simuler les conditions réelles des abysses.

• Compatibilité des Matériaux : Utiliser des matériaux parfaitement résistants à la corrosion de l’eau de mer et entièrement biocompatibles pour ne pas contaminer les échantillons biologiques, notamment le Titane (Ti 6Al-4V).

• Configurations d’Expérimentation Multiples : Concevoir un système double, avec une première cellule pour des tests sur plusieurs échantillons simultanément (dans des vacutainers) et une seconde cellule de plus grand volume (2L) pour des analyses globales.

• Intégrité des Mesures : Permettre l’intégration de capteurs optiques spécifiques (O2, pH) via de multiples passages de fibres optiques étanches sous haute pression.

• Échantillonnage sans Dépressurisation : Développer une méthode pour prélever des échantillons de fluide sous 1000 bar sans altérer leur intégrité biologique par une chute de pression.

Face à ce cahier des charges exigeant, notre bureau d’études a développé une solution complète et intégrée. Chaque banc est articulé autour de deux cellules haute pression distinctes, montées sur un châssis mobile unique intégrant toutes les fonctionnalités.

Cellules en Titane sur Mesure : Le cœur du système repose sur deux réacteurs usinés en Titane Ti 6Al-4V. Ce choix stratégique garantit une résistance exceptionnelle à la corrosion saline et une biocompatibilité parfaite, indispensables aux expériences du CEREGE. Chaque cellule est équipée d’une double enveloppe pour la circulation d’un fluide caloporteur, assurant une régulation thermique ultra-précise pilotée par un bain thermostaté haute performance.

Double Système de Pressurisation Indépendant : Pour offrir une flexibilité maximale et éviter toute contamination croisée, nous avons intégré deux pompes distinctes.

1. Une pompe seringue sur mesure est dédiée à la cellule à vacutainers. Elle permet un contrôle volumétrique d’une extrême précision, essentiel pour la mise en pression et la compensation des variations thermiques.

2. Une pompe volumétrique double piston alimente la cellule de 2L. Sa technologie assure un débit continu et sans pulsation, et permet de compenser instantanément le volume prélevé lors de l’échantillonnage, maintenant la pression de consigne sans interruption.

Système d’Agitation et d’Échantillonnage Innovant : Pour la cellule à vacutainers, un système d’entraînement magnétique individuel a été conçu pour agiter chaque échantillon de manière indépendante et contrôlée. Pour la cellule de 2L, un système de prélèvement isobare a été spécifiquement développé. Il est constitué d’une seringue en titane actionnée par un vérin pneumatique, permettant de recueillir un échantillon à 1000 bar et de le transporter scellé vers les instruments d’analyse, préservant ainsi totalement l’intégrité des micro-organismes.

L’ensemble est piloté par une interface homme-machine (IHM) offrant un contrôle total sur les paramètres (pression, température, agitation), l’acquisition des données en temps réel et la gestion des sécurités.