ELI : le laser le plus puissant au monde

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Projet européen d’envergure mondiale, Extreme Light Infrastructure – Nuclear Physics (ELI-NP)  est en cours de se mettre en place à Magurele (Roumanie). Une localité située à une dizaine de kilomètres de Bucarest où sont concentrées toutes les forces vives de la physique nucléaire roumaine. En effet, c’est ici qu’a vu le jour en 1949 le premier institut de physique, créé par Horia Hulubei, figure proéminente de la recherche roumaine, membre des Académies roumaine et française. Devenu en 1956 Institut de physique nucléaire, il a accueilli la même année un calculateur électronique, une première dans les pays de l’Est. En 1962 a été installé le premier laser He-Ne développé par les équipes de l’Institut. En 1977 cette entité est devenue l’Institut de physique et ingénierie nucléaire Horia Hulubei(IFIN). Dirigé depuis 2004 par le professeur Nicolae Victor Zamfir, cette entité englobe les différents instituts de recherche créés pendant ces années à Magurele spécialisés dans la technologie et la physique des matériaux, des sciences de l’espace et de la gravité, de l’optoélectronique, de séismologie et physique de la terre, des éléments de radiation… Les installations ELI-NP qui sont en cours de réalisation à Magurele constituent le pilier roumain d’une infrastructure laser qui comportera deux autres solutions, en République Tchèque (ELI-Beamlines) et en Hongrie (ELI-ALPS). L’investissement total de plus de 300 millions d’euros, alloué par la CE et le gouvernement roumain, se matérialisera à Magurele dans plusieurs systèmes laser. D’une puissance inégalée, ces derniers ouvriront de nouveaux territoires pour la recherche fondamentale et appliquée. Des travaux qui seront assurés par plusieurs centaines de chercheurs de haut niveau venus de quatre coins du monde.

Entretien à Magurele avec le professeur Nicolae Victor Zamfir, directeur de l’IFIN-HH et du projet ELI-NP. Membre de l’Académie roumaine, ce vieux routier de la physique nucléaire est diplômé de l’Université de Bucarest et docteur de l’Institut central de physique de Bucarest. De 1992 à 2004, ce grand spécialiste  a effectué des recherches dans le domaine de la physique nucléaire en Allemagne et aux Etats-Unis. En 2004 le professeur Zamfir, dont la bonhommie n’a d’égal que le niveau de ses connaissances dans ce domaine abscons pour le grand public, a été nommé directeur de IFIN-HH. Il a reçu cette année les insignes de chevalier de la Légion d’honneur.     

Fabrication Mécanique : Quelle a été la genèse du projet ELI ?

Nicolae Victor Zamfir : A l’origine de ce projet se trouve le professeur Gérard Mourou, le concepteur en 1985 d’une méthode pour réaliser des sources laser d’une puissance illimitée. C’est donc en toute logique, qu’il a proposé à la communauté scientifique européenne de construire la source laser la plus puissante au monde. Après moult « batailles » politiques et technologiques sur des questions comme « dans quels pays l’implanter ? avec quel argent ? », la Communauté Européenne a décidé de lancer en 2006 la feuille de route du projet ELI dans le cadre d’ESFRI (European Strategy Forum on Research Infrastructures). Après une phase préparatoire qui a duré quatre ans, la CE a décidé d’implanter ELI-NP en Roumanie et deux autres installations complémentaires en République Tchèque et en Hongrie. Petite parenthèse : venu en visite à l’IFIN le professeur Gérard Mourou a été impressionné par notre savoir-faire dans le domaine de la physique nucléaire et nous a encouragé à déposer notre candidature. C’est ainsi que, soutenue par la France (tandis que les autres branches étaient soutenues par l’Allemagne), la Roumanie a réussi à participer au projet ELI. Cette structure de recherche tripartite unique au monde, largement ouverte aux utilisateurs, disposera d’un budget total d’environ 850 millions d’euros. Lancé en 2013 à Magurele, le projet ELI-NP sera opérationnel en 2019 et les bâtiments seront finis cette année sur une surface de 33 000 m2. Il comporte deux systèmes, l’un dans le domaine de rayons visibles (les lasers de haute puissance), l’autre dans l’invisible (rayon gamma). La première phase qui consiste dans l’implantation de deux bras laser synchronisés de 10 PW chacun (soit au total, 20 millions de milliards de watts) prendra fin en 2018. La même année sera finie l’installation du système gamma. Ce qui permettra aux équipes de recherches de passer à l’acte en 2019. Actuellement sont présents sur le site 120 chercheurs de 20 pays et nous comptons doubler à terme cet effectif.

 

Comment est assurée la gouvernance du projet ELI et quels en sont les pays participants ?

NVZ : Créé en 2010, le consortium ELI-DC (ELI-Delivery Consortium) coordonne les trois piliers ELI implantés en Roumanie, en République Tchèque et en Hongrie, pendant leur phase de construction, tout en préservant la cohérence et la complémentarité de leurs missions scientifiques. Il assurera également la création de la structure chargé de la gouvernance et de l’exploitation future d’ELI. ELI-DC est dirigée par une assemblée de membres des pays partenaires du projet et constitue l’organe suprême de décision. Ce dernier oriente la stratégie et valide les choix réalisés par le Conseil Directeur. Outre les trois pays hôte d’ELI (Hongrie, République Tchèque et Roumanie), le Royaume-Uni, l’Allemagne et l’Italie sont membres d’ELI-DC. En 2016, les six pays membres d’ELI-DC sont entrés dans une phase de négociation en vue de la définition du profil scientifique et technique et des statuts du futur ELI-ERIC ainsi que de tout ce qui l’accompagne. L’ERIC veillera à ce que ces infrastructures de recherche entrent dans les nouvelles stratégies de Recherche et d’Innovation pour une spécialisation intelligente (RIS3) : ouverture vers les entreprises, création de technopole, partenariat public-privé, outils pour la compétitivité et la croissance. D’autres pays semblent intéressés par une entrée prochaine dans ce consortium. La Suisse vient d’inscrire ELI sur sa feuille de route nationale publiée en juillet 2015 et la Grèce a fait acte de candidature. Il faut savoir que les pays qui désirent adhérer à cette structure doivent payer un ticket d’environ 200 000 / an pour chaque pays.

Et la France ?

NVZ : La France est très impliquée dans le projet ELI, dans les domaines scientifique (CNRS, CEA), industriel (Thalès sur ELI-NP en Roumanie, Amplitude Technologies sur ELI-ALPS en Hongrie, mais aussi Alsyom, REOSC/Safran, etc.) ou de la formation (Paris-Saclay). La France est d’ailleurs, devenue membre d’ELI-DC le 12 octobre 2016. Rappelons que le projet laser français multiPW Apollon, est en cours d’installation sur le plateau de Saclay, près de Paris.

Pouvez-vous donner quelques informations techniques concernant ces installations uniques au monde ?

NVZ : Les deux bras lasers qui sont construits à Magurele par le groupe français Thales auront chacun une puissance de 10 PW (250 J / 25 fs) avec une fréquence de pulsation de 0,1 Hz. La puissance de sortie sera de 1 PW/1Hz, 100 TW/10Hz. Quant aux installations gamma dont la construction est assurée par le consortium EuroGammaS qui regroupe des instituts de recherche et des entreprises de huit pays, elles délivreront une énergie maximale de 19,5 MeV, une densité spectrale de 10 puissance 4 ph/s/eV, une largeur de bande < 0,5 %.

Quels sont les objectifs de ces recherches ?

NVZ : Avant tout, le projet ELI-NP permettra pour la première fois d’inverser le chemin de la fuite de cerveau de l’Est vers l’Ouest et réduira le décalage qui existe dans le domaine de la recherche scientifique entre ces deux parties de l’Europe. Ce pôle technologique d’exception dopera l’innovation dans l’industrie et favorisera le transfert de technologie. Il assurera la formation de scientifiques et d’ingénieurs de haut niveau. La communauté scientifique internationale disposera d’une infrastructure de qualité pour mener ses recherches.

Dans le domaine de la recherche fondamentale, ELI-NP vise une meilleure compréhension des mécanismes d’accélération dans le pilotage des lasers, l’étude de la fission nucléaire, les propriétés du vide et de création des particules dans l’interaction des rayons laser-gamma, les études des structures nucléaires et astrophysiques… Le programme de recherche est tout aussi riche dans le domaine de la recherche applicative qui sera consacrée à l’étude des matériaux, à la tomographie industrielle, aux applications médicales, etc.

Mais il est évident que des installations d’une telle puissance nous réservent bien de surprises et je ne serai pas étonné si on accomplira des avancées dans d’autres domaines scientifiques et techniques. Il faut considérer ces installations comme un catalyseur des relations entre la communauté de chercheurs avec l’industrie et les universités. Une volonté matérialisée dans la création du cluster Magurele High Tech, du Magurele Science Park et du Forum Académique d’ELI-NP. Plus d’une cinquantaine d’accords ont ainsi été signés avec des organismes de recherche et académiques nationaux et internationaux pour mieux exploiter les opportunités de ce projet…

 

Pour en savoir plus :

http://www.eli-np.ro

http://www.mhtc.ro

http://www.mhtc.ro/magurele-science-park/

http://www.eli-np.ro/scientific_collaborations.php

ELI-NP : combien ça coûte ?

Investissement total : 310 millions d’euros

Coût des systèmes laser : 65 millions d’euros

Coût des systèmes gamma : 65 millions d’euros

Coût des bâtiments : 70 millions d’euros

Coût des expérimentations : 35 millions d’euros

Coût du système de transport des rayons laser : 18 millions d’euros (appel d’offres en cours)

 

 

 

 

 

 

 

 

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