> La stratégie britannique pour l’accès aux sources de neutrons - avril 2006

Le conseil de recherche Council for the Central Laboratory of the Research Council (CCLRC) a publié, le 29 mars 2006, la stratégie britannique pour l’accès des scientifiques britanniques aux sources de neutrons (document intitulé « Future access to neutron sources : A strategy for the UK »). Le document du CCLRC compile les contributions recueillies dans le cadre de la consultation que le conseil de recherche avait entreprise début 2005 à la demande de Lord Sainsbury, le ministre pour la science et l’innovation (cf. Actualités Scientifiques au Royaume-Uni, février 2005, p.38). Il présente les principales conclusions tirées de cette consultation par le CCLRC et promulgue des recommandations d’actions. Conclusions et recommandations ont été approuvées lors de la réunion du Conseil du CCLRC qui s’est tenue en décembre 2005.

Les membres de la communauté britannique des utilisateurs de neutrons, le Technology Panel du CCLRC (qui comprend quatre spécialistes des neutrons chargés par le conseil de recherche de développer une feuille de route pour les futures technologies de neutrons), l’International Scientific Advisory Committee (ISAC) et le Conseil du CCLRC ont tous contribué à la consultation.

1. La situation actuelle

A ce jour, les scientifiques britanniques ont accès aux deux sources de neutrons les plus puissantes au monde : l’Institut Laue Langevin (ILL) à Grenoble et ISIS, la source de spallation située au Rutherford Appleton Laboratory (RAL) du CCLRC. Les budgets britanniques actuellement consacrés à l’ILL et à ISIS sont de 12 millions de livres et 24 millions de livres respectivement (environ 17 et 34 millions d’euros). Dans les dix ans à venir, ces deux installations devraient permettre aux chercheurs britanniques de poursuivre leurs expériences de pointe à base de neutrons. Le Royaume-Uni, la France et l’Allemagne ont approuvé une extension de dix ans de la convention intergouvernementale pour l’ILL (jusqu’à fin 2013). Le Royaume-Uni soutient également le Millenium Programme de l’ILL ; il s’agit du programme d’investissement pour l’amélioration de l’instrumentation et des installations qui doit permettre à l’ILL de conserver son statut de pointe.

Par ailleurs, le gouvernement britannique finance une nouvelle source pour ISIS (la Second Target Station ou TS-2) qui devrait permettre la mise en place d’instrumentations destinées à une nouvelle gamme d’études structurales et dynamiques de la matière.
Des sources de neutrons modernes sont également construites hors d’Europe : dans les trois ans à venir, deux nouvelles sources de neutrons de spallation (SNS) devraient entrer en fonctionnement aux Etats-Unis (Oak Ridge, Tennessee) et au Japon (Tokai-Mura). Les faisceaux de ces deux sources seront plus puissants que celui d’ISIS mais les deux installations auront besoin de temps avant d’être totalement équipées. Enfin, aucune de ces deux sources ne dispose pour l’instant de financement pour une seconde source optimisée pour les grandes longueurs d’onde.

2. Les arguments scientifiques pour l’accès aux sources de neutrons

Les arguments scientifiques pour justifier l’accès des scientifiques britanniques aux sources de neutrons sont excellents. La large gamme d’application des neutrons en fait un outil essentiel dans des domaines vitaux de recherche pour le Royaume-Uni. Le pays occupe par ailleurs une place de pointe dans le développement des techniques à base de neutrons. Il est donc important que les scientifiques britanniques aient accès à, et influencent le développement d’un ensemble de sources complémentaires caractérisées par divers puissances et durées d’impulsion .

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La machine ISIS installée au RAL - crédits : ISIS-CCLRC

Si le CCLRC reconnaît qu’il est important de tirer un profit maximal des installations existantes, il estime également qu’une machine de nouvelle génération permettrait d’analyser des systèmes de plus en plus complexes dans des environnements réels et en temps réel. Mais le développement futur de nouvelles sources de neutrons nécessitera coopération et coordination au niveau international. De plus, ces nouvelles sources pourraient être développées à un ou à plusieurs endroits. Compte tenu des compétences qu’il a acquises ces vingt dernières années, il serait approprié que le Royaume-Uni exploite son expertise et soit en mesure d’accueillir de nouvelles installations, tout en maintenant et en améliorant ses installations expérimentales existantes .

3. Les options techniques

Ces options concernent tout à la fois une meilleure utilisation de l’ILL et d’ISIS, la modernisation future possible de ces sources et le développement de la nouvelle génération de sources de neutrons.

3.1 Vers une meilleure utilisation d’ISIS et de l’ILL
Selon le CCLRC, ces deux sources resteront compétitives au niveau international durant les 10 à 15 ans à venir pour peu que les investissements dans l’instrumentation et l’infrastructure soient maintenus. Du point de vue britannique, la planification de l’avenir de l’ILL et d’ISIS devra être entreprise de façon coordonnée avec l’Europe ; il serait bon que les accords nécessaires avec les partenaires européens soient atteints dans les trois années à venir.

La première priorité britannique pour l’ILL reste de poursuivre le développement de la qualité des 25 instruments publics installés sur la machine . Tout projet d’augmentation du nombre d’instruments publics devrait prendre en compte une évaluation des coûts d’opération et d’investissement de l’ILL. De plus, le CCLRC cherchera à atteindre, d’ici 2008, un accord avec ses autres partenaires internationaux sur les objectifs futurs de l’ILL pour les 10 à 15 ans à venir .

Le Royaume-Uni souhaite également augmenter le taux d’utilisation d’ISIS pour passer de 140 à 220 jours d’opération durant les trois années à venir. Ceci aurait plusieurs objectifs : répondre à la demande élevée de la part de la communauté scientifique britannique mais également permettre d’augmenter l’accès des chercheurs étrangers sans compromettre l’accès des chercheurs britanniques. Car, avec l’entrée en fonctionnement de la deuxième source, le CCLRC cherchera activement à accroître la participation internationale dans la conception, la construction et l’opération des instruments d’ISIS. Le niveau d’investissement non britannique s’élève actuellement à 10 % et serait donc appelé à croître. L’ouverture de l’accès international pourrait également renforcer la position du Royaume-Uni lorsque la question du pays hôte de la source de nouvelle génération sera prise en considération.

3.2 La modernisation potentielle des sources existantes
L’option existe de moderniser la source d’ISIS pour la porter à une puissance de 1 MW. Le coût d’une telle entreprise, tel que calculé par le Technology Panel du CCLRC, s’élèverait à environ 350 millions de livres (environ 504 millions d’euros). Cette somme est du même ordre que la contribution qui serait versée par le Royaume-Uni s’il venait à accueillir une installation de nouvelle génération. La mise à niveau éventuelle d’ISIS aurait donc pour conséquence de limiter la participation britannique à une installation européenne plus ambitieuse. Le conseil de recherche estime donc que le Royaume-Uni ne devrait pas s’engager sur la voie d’une modernisation d’ISIS à l’heure actuelle. Cette position devrait être réévaluée dans trois ans, à la lumière des progrès réalisés dans le cadre des discussions européennes sur la source de neutrons de nouvelle génération.

3.3 Vers une source de nouvelle génération européenne
Les Etats-Unis et le Japon sont déjà en train de construire des sources de spallation dans le domaine du mégawatt. Le CCLRC estime que la planification des futures installations de diffusion de neutrons devrait être conduite au niveau européen. De plus, en 2006, le Royaume-Uni devrait prendre l’initiative d’organiser, au niveau européen, les discussions sur la planification politique, technique et scientifique requise pour le développement d’une stratégie européenne pour la prochaine génération de sources de diffusion de neutrons.

En effet, les britanniques justifient cette prise d’initiative par les expertises technique et scientifique qu’ils ont acquises dans le domaine des sources de spallation. Le CCLRC proposerait donc que le Royaume-Uni invite l’Allemagne, la France, l’Espagne, la Suède et la Hongrie à former un groupe pour commencer les discussions. Ce groupe serait appelé à rédiger un « prospectus for action » qui serait présenté au niveau européen. Ce document inclurait en particulier un calendrier de prises de décision. L’objectif serait d’achever ce prospectus en un an puis d’atteindre, avec un groupe plus large de pays intéressés et dans un délai de deux ans, un accord sur « une politique et un plan pour l’Europe ». En tout, trois ans seraient donc nécessaires à l’établissement de ces propositions.

Le CCLRC considère également les diverses options techniques : le Royaume-Uni devrait assurer l’établissement de groupes d’étude chargés d’évaluer les options pour une installation de neutrons européenne de nouvelle génération d’une puissance de l’ordre du mégawatt. Cet exercice devrait prendre en compte les progrès réalisés dans le cadre de la construction des nouvelles installations au Japon et aux Etats-Unis.

Le CCLRC voit même plus loin puisqu’il conclut que le Royaume-Uni pourrait accueillir de façon tout à fait crédible une source de neutrons européenne de nouvelle génération. Le conseil de recherche s’appuie en particulier sur les compétences britanniques pour la conception, la construction et l’opération d’installations de diffusion de neutrons, l’ampleur et la qualité de la recherche britannique dans le domaine des neutrons ou encore les ressources financières investies par le Royaume-Uni dans ISIS et l’ILL au cours des trente dernières années.

Le conseil de recherche souhaite que des actions soient entreprises aussi vite que possible pour garantir l’accès des scientifiques et techniciens britanniques aux installations de niveau mondial. En effet, les délais de mise en œuvre des sources de neutrons sont longs : aux trois ans nécessaires pour atteindre un accord sur une feuille de route européenne, il faudrait ajouter deux ans supplémentaires pour mettre en place une structure de partenariat et choisir le ou les pays hôtes. La construction de la machine prendrait ensuite environ sept ans. Suivant ce calendrier, les premiers neutrons produits sur une source européenne de nouvelle génération ne seraient disponibles qu’en 2018. Cinq à dix ans supplémentaires seraient nécessaires pour la montée en puissance de la source et d’un ensemble initial d’instruments (une vingtaine en tout).

4. Les collaborations technologiques et industrielles

Le développement d’une source de nouvelle génération ne se fera pas sans maîtriser un certain nombre de technologies liées par exemple aux cibles de spallation avec faisceau de haute puissance en impulsions courtes, aux accélérateurs de haute puissance, aux synchrotrons à champ fixe et à gradient alterné, aux modérateurs ou encore aux détecteurs. Selon le CCLRC, le Royaume-Uni devrait rejoindre immédiatement des projets internationaux traitant de développements technologiques clés associés aux sources de neutrons de nouvelle génération. De plus les synergies pouvant exister avec d’autres développements technologiques (par exemple l’usine à neutrinos ou encore le confinement inertiel par laser) devraient être prises en compte.

Il n’a pas échappé au CCLRC que la diffusion de neutrons constitue un outil aux multiples applications. Mais le caractère très spécialisé de cette technique pousse la plupart des industriels à l’utiliser en collaboration avec un partenaire universitaire. A l’avenir, le CCLRC souhaite développer des programmes de transfert de technologie dans ce domaine. Par opposition, la recherche industrielle dédiée utilisant du temps de faisceau britannique reste limitée à une moyenne typique de 1 % du temps total. De façon générale, le CCLRC souhaite réévaluer les relations entre les industriels et les programmes des grands équipements de recherche ; le conseil de recherche voudrait également améliorer les mécanismes de participation des industriels dans ces programmes.

En conclusion, à travers ce document, le Royaume-Uni adopte une attitude très volontariste pour la construction d’une source de neutrons européenne de nouvelle génération ; il se porte clairement candidat à l’accueil de cette machine. Le CCLRC en profite même pour recommander que soit entreprise, en 2006, une étude des coûts et des bénéfices socio-économiques associés à l’hébergement sur le sol britannique d’une installation de recherche internationale. Une telle étude impliquerait, entre autres, le Treasury (le ministère des Finances), l’Office of Science and Technology, les conseils de recherche pertinents (incluant, outre le CCLRC, le Particle Physics and Astronomy Research Council, le Natural Environment Research Council et l’Economic and Social Research Council) ainsi que les autorités régionales appropriées.


Sources : « Future access to neutron sources : A strategy for the UK », 29/03/06 ; CCLRC, 29/03/06


Auteur : Dr Anne Prost

publié le 13/06/2006

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