Revue de presse
24/02/2005 : Les Echos
Dossier Mégajoule - Armes nucléaires
DE NOTRE ENVOYÉ SPÉCIAL AU BARP (GIRONDE) - MATTHIEU QUIRET
La simulation nucléaire au banc d'essai
Le prototype du futur laser mégajoule livre des premiers résultats plutôt positifs. Des risques pèsent encore sur le programme de simulation de l'arme nucléaire.
1,7 million de degrés celsius : le record mondial de température est encore loin mais ça commence à chauffer dans la ligne d'intégration laser (LIL), l'un des deux plus gros lasers du monde. Après deux ans de rodage, l'installation du Cesta commence ses premières expériences de tir. La cible ? Une petite bille de quelques millimètres de diamètre qui mime les futures armes nucléaires ou le coeur du soleil. Un premier pas encourageant pour les chercheurs et les industriels concernés : le prototype du futur laser mégajoule (LMJ), en cours de construction au Barp, en Gironde, et appelé à pallier l'arrêt des essais de Mururoa, fonctionne et a réussi sa qualification en fin d'année sur 4 faisceaux laser. La première expérience sur la fusion d'une bille de type « militaire » a récemment validé la raison d'être du programme simulation.« Nos modélisations prévoyaient une température de 1,76 million de dégrés, la LIL en a mesuré 1,69 », s'enthousiasme Francis Kovacs, responsable du département lasers de puissance au CEA. Autre bonne surprise, la puissance de cet énorme canon à lumière s'est révélée supérieure aux prévisions. En poussant l'un des lasers à son maximum, les spécialistes ont emmené la LIL à 9.500 joules au lieu des 7.500 joules attendus. « On s'est rendu compte que les plaques d'amplification du laser offraient un meilleur rendement que prévu », affirme Philippe Heyarts, responsable de la LIL. Avec 4 lasers de 30.000 joules, la LIL pourrait donc exploser le record du monde de 11 kilojoules détenu par les Américains. Pourtant, la LIL n'a pas tenu tous ses paris et il reste bien du travail pour réussir le LMJ. A la base du dispositif, on retrouve d'abord un petit laser infrarouge impulsionnel d'un nanojoule qui a nécessité dix-quinze ans de recherche. « Notre travail est de sculpter la lumière, explique Philippe Heyarts. La difficulté est d'obtenir un pinceau laser précis en longueur d'onde, d'une section carrée rigoureuse (moins d'un millimètre) et très homogène. » Reste à transformer cette source lumineuse en un laser 15.000 milliards de fois plus puissant ! Des flux thermiques extrêmes. Après une première amplification classique, le signal de 300 millijoules entame une longue course de 400 mètres à travers une vingtaine d'amplificateurs sophistiqués, les plaques au néodyme. Cet atome, une terre rare déposée sur un carré de verre, a pour intérêt de se gorger d'énergie lorsqu'on l'éblouit avec des lampes flash. A chaque traversée, le laser profite de l'excitation du néodyme pour ressortir un peu plus vigoureux. L'inconvénient de cette technologique, c'est que les plaques doivent encaisser des flux thermiques extrêmes. L'effort de recherche a permis d'élever la tenue des plaques à une dizaine de joules par centimètre carré, ce qui implique d'amener la section carrée du laser jusqu'à 40 cm × 40 cm. On est loin du fin pinceau de nos lecteurs DVD. Mais à 25.000 euros la plaque, le directeur du Cesta reconnaît qu'il faut encore augmenter leur durée de vie en améliorant la qualité du verre, son polissage et sa propreté mais aussi par un meilleur réglage du faisceau laser pour éviter les points chauds. Toutefois, le surcoût du LMJ sera limité par l'évaluation à la hausse de la puissance des lasers. Celle-ci permettra de limiter de 480 plaques le nombre total de 5.000 amplificateurs. Les lampes flash elles-mêmes ont progressé. Alors que le précédent prototype Phoebus pâtissait d'un rendement catastrophique de 0,1 %, la LIL atteint 1 % de rendement. Ce chiffre signifie qu'il faut « dépenser » 400 mégajoules pour en sortir 4 au final en infrarouge. Une sacrée perte d'énergie. Les ingénieurs du CEA ont aussi dû améliorer le cristal KDP, dont la croissance prenait initialement deux ans contre deux mois actuellement. Cette grosse pièce monocristalline convertit le laser infrarouge en faisceau ultraviolet, une longueur d'onde qui provoque sur la capsule en or de la cible une émission de rayons X, seuls à même de déclencher la fusion. Précision insatisfaisante. Avec le passage en bout de ligne en ultraviolet, on retrouve le même problème de tenue au flux des optiques mais de manière bien plus critique. C'est d'ailleurs le risque majeur de l'installation, souligné par la mise en garde de la Cour des comptes américaine, qui surveille l'expérience du NIF, l'équivalent du LMJ aux Etats-Unis. Là encore, d'intenses études ont débouché sur des traitements de surface de certains miroirs capables de garantir une résistance de 70 joules par centimètre carré. Mais tout n'est pas réglé. La dernière étape du LIL consiste à faire converger les 4 lasers vers la petite bille en polymère contenant le mélange cryogénique de deutérium et de tritium. Après le gigantisme du dispositif, l'échelle tombe dans l'ultra-miniaturisation : pour générer « l'étincelle » qui enflammera la réaction de fusion, il faut faire coïncider les faisceaux à 50 microns près et à 15 millionièmes de milliardième de seconde. Ce niveau de précision requiert une vingtaine de techniciens qui passent des heures en salle de commandes pour régler les centaines d'optiques avant le tir. Les chercheurs n'ont toutefois pas encore atteint la précision voulue. « Nous avons obtenu un réglage de 80 microns, c'est proche mais les derniers mètres d'un marathon sont toujours les plus durs », reconnaît Francis Kovacs. La mise en oeuvre de l'installation n'a pas non plus atteint son rythme de croisière. Serge Durand, le directeur du Cesta, confirme que le taux d'essais n'est pas satisfaisant : « Il faut trois heures d'alignement et deux heures de refroidissement des lampes flash, c'est trop pour notre objectif de réaliser deux tirs de puissance par jour. » Les chercheurs ont encore quelques années pour fignoler la LIL et préparer le LMJ. En parallèle, le Cesta commence l'exploitation du prototype. Sa puissance ne permet pas d'allumer une réaction de fusion en chaîne mais permet d'analyser quelques problématiques expérimentales. Le Cesta va aussi ouvrir l'instrument aux activités de science fondamentale civiles. Déjà, les astrophysiciens maison ont réalisé quelques essais pour créer des jets de plasma représentatifs des supernovae ou de la formation des comètes. Dès cet été, des chercheurs universitaires profiteront à leur tour d'une douzaine de tirs. Jean-Claude Gauthier, directeur du laboratoire Celia, précise qu'ils serviront à étudier la formation d'énergie par attaque directe du laser, sans passer par la phase des rayons X.
Des objectifs ambigus
LES ECHOS - 24/02/05 - Un tel dispositif pour quelques microgrammes d'hydrogène a de quoi surprendre, surtout quand il est facturé 2,1 milliards d'euros. Mais le lobby nucléaire a su marchander la décision présidentielle d'arrêter les essais nucléaires contre un généreux programme de simulation de 5 milliards d'euros, qui fait jaser car il s'agit théoriquement de vérifier la bonne marche des armes déjà au point. Le CEA, qui nie envisager de nouvelles armes, justifie la future nécessité de pallier les obsolescences technologiques futures ou d'adapter les têtes aux prochains porteurs. Pour certains experts du nucléaire comme Bruno Barillot du Groupe de recherche et d'information sur la paix et la sécurité, les Français ne peuvent pourtant pas renoncer à l'innovation. « Comme les Américains, nos spécialistes rêvent d'une bombe intermédiaire entre les 3.000 tonnes conventionnelles et les petites de quelques kilotonnes. La mise au point d'armes purement fusionnelles est envisageable à long terme. » D'autres spécialistes estiment que les têtes nucléaires et les cibles du LMJ sont trop différentes pour expliquer le programme simulation. Au-delà de ces buts inavoués, tout le monde s'accorde sur la deuxième mission du programme : conserver un banc de musculation pour former et entretenir nos cerveaux. Cet objectif est rempli. Le phare du LMJ draine 100 CV par jour au Cesta. L'argument avait déjà servi pour Iter : le centre de Cadarache reçoit 3 fois plus de candidatures qu'avant.
Laser mégajoule : dissuasion et persuasion ?
LES ECHOS - 24/02/05 - M. Q. - Ce n'est plus au milieu des coraux polynésiens mais des pins landais que se joue la crédibilité de notre dissuasion. A 30 kilomètres de Bordeaux, une nouvelle cathédrale scientifique sort du sable, avec la fusion pour dieu et l'intelligentsia nucléaire française pour fidèles. Les dimensions du LMJ (300 × 150 m) détonnent par la modestie de l'objet du culte : une bille de quelques millimètres de diamètre, futur rempart théorique contre l'envahisseur. C'est elle qui trônera au milieu de l'autel, une chambre d'essais sphérique de 10 mètres de haut qui articule tout le bâtiment et les 240 lasers surpuissants qui lui appliqueront leurs feux d'enfer. Dans les années 2010, le LMJ testera la délicate physique de la fusion inertielle, fondement de la bombe H. Au coeur des têtes de nos bombes, le principe est le même depuis des décennies : une première charge nucléaire à fission dite froide (une bombe A) élève la température à quelques millions de degrés. Dans ces conditions thermonucléaires, la seconde charge de deutérium-tritium entre en action, les noyaux légers de ces deux isotopes de l'hydrogène fusionnent en dégageant plus d'énergie qu'ils n'en absorbent : la réaction s'emballe en chaîne. Des calculateurs gigantesques. La France a réalisé 200 essais nucléaires qui lui ont permis de développer pas à pas toute une famille de têtes, dont le dernier représentant est la TN75. Le CEA explique que l'arrêt des essais rend cette méthode empirique caduque : il faut désormais comprendre la délicate physique de la réaction pour la simuler. Guy Laval, directeur de recherche au CNRS, précise que les chercheurs ne savent pas encore modéliser les phénomènes de turbulence dans la bille. Le travail de modélisation s'appuie sur l'un des plus gros calculateurs au monde, la machine Tera. Ce travail théorique ne peut toutefois pas se passer des moyens d'observation. Pour recréer en laboratoire la séquence chaude, qui implique de tester l'hydrogène à des températures en millions de degrés, Américains et Français ont opté pour les lasers ultrapuissants, sur lesquels ils coopèrent. Des prototypes comme Nova ou Phoebus (6 kJ) avaient réussi à initier des réactions de fusion mais leur puissance limitée à quelques kilojoules interdisait d'enclencher une réaction en chaîne. Le laser mégajoule vise justement à frôler la barre des 2 millions de joules pour recréer ces conditions. Si la LIL a montré la faisabilité du dispositif à 4 faisceaux laser, le LMJ pose un défi industriel plus redoutable puisqu'il s'agit de synchroniser 60 LIL ! Chef de chantier, Laurent Schmider explique que la marge d'erreur de 50 microns demandée près de la cible se partage entre les équipements et le bâtiment lui-même, qui n'a le droit qu'à 2 microns d'écart. Dans les trois heures précédant un tir, un coup de vent, les pas d'un humain ou un réchauffement d'un demi-degré suffisent à dérégler tout le système. Pour garantir sa stabilité, les ingénieurs vont donc enrober le bâtiment de deux fois le volume de béton du viaduc de Millau, le rigidifier par des structures en nid-d'abeilles et le climatiser avec des flux équivalant à ceux d'un A380.
La France prépare une force de frappe scientifique et technologique
LES ECHOS - 24/02/05 - Après des années d'effort pour maîtriser la fusion à confinement magnétique, dans le cadre du programme Iter, la France cherche à se positionner sur la fusion à confinement inertiel. Le CEA, qui séparait jusqu'alors les deux approches, veut faire jouer les synergies entre ses différentes équipes. D'après Serge Durand, le directeur du Cesta, les 200 à 300 scientifiques qui travaillent dans son centre pourraient s'adjoindre les 300 à 400 experts en fusion magnétique civile. Le CNRS souhaite davantage se consacrer au confinement magnétique en prévision d'Iter et renforcer sa cinquantaine de chercheurs sur la fusion inertielle. La première action concrète va consister à créer une filière de formation commune sous la forme d'un réseau de masters, conjointement avec les universités, explique Jean Jacquinot, chargé du dossier pour le haut-commissaire à l'énergie atomique. L'enjeu de cette mobilisation est d'obtenir un contingent de spécialistes dans dix ans, délai au bout duquel la France disposera des deux grands instruments de recherche en fusion. Utilisé par les militaires. Le rapprochement des deux disciplines a une logique scientifique puisqu'elles partagent la même problématique des plasmas chauds. Cet état de la matière qui intervient après la phase gazeuse à très haute température conserve encore bien des mystères pour les chercheurs. C'est pourtant lui qui ouvre les portes de la fusion puisque cette réaction en chaîne n'apparaît sur les isotopes de l'hydrogène qu'à partir d'une dizaine à une centaine de millions de degrés. Sur terre, nous n'avons accès qu'à deux des trois voies de confinement du plasma pour contrôler ce phénomène puisque le confinement gravitationnel pratiqué par les corps massifs telles les étoiles nous dépasse. La plus mature des méthodes terrestres est celle concrétisée par le programme Iter, qui consiste à maintenir le gaz ionisé dans un courant magnétique. Le confinement inertiel a surtout été étudié pour son intérêt militaire : en concentrant une violente et rapide énergie sur un faible volume d'isotopes, jusqu'à 1.000 fois la densité solide, on cherche à obtenir le maximum de réactions de fusion avant la dispersion du plasma. Son application civile dans la génération d'énergie électrique commence à germer dans l'esprit des chercheurs. Guy Laval, du CNRS, explique que cette technologie sera plus simple à industrialiser et moins onéreuse en maintenance.
Imprimer
cette page