Le projet SIBAF vise à étudier plus rapidement et plus efficacement de nouveaux matériaux pour les futures centrales à fusion
Le Centre Helmholtz de recherche sur les ions lourds (GSI) et le Centre international d'accélérateurs FAIR de Darmstadt bénéficient d'un financement important pour la recherche sur la fusion. Le ministère fédéral de la Recherche, de la Technologie et de l'Espace (BMFTR) alloue un total de 9,7 millions d'euros sur trois ans au nouveau projet SIBAF. Sur ce montant, 8,1 millions d'euros seront consacrés aux activités du GSI et de FAIR.
SIBAF signifie « Accélérateur d'ions supraconducteurs comme technologie de base pour la recherche sur la fusion ». Son objectif est de construire une infrastructure basée sur un accélérateur qui permettra d'accélérer l'étude et la qualification de nouveaux matériaux pour les futures centrales à fusion. Le projet est coordonné par le GSI/FAIR, en partenariat avec l'Université Goethe de Francfort.
Les matériaux doivent résister à des conditions extrêmes
L'un des principaux défis technologiques liés au développement des centrales à fusion est la recherche de matériaux adaptés. Ces derniers doivent résister à des températures extrêmement élevées et à un rayonnement neutronique intense pendant de longues périodes.
Les expériences avec des neutrons demeurent indispensables à la recherche, mais elles sont coûteuses et ne sont possibles que dans quelques institutions à travers le monde. SIBAF complète cette approche en irradiant les matériaux avec des ions lourds. Ceci permet de générer plus rapidement des dommages dus aux radiations dans des conditions précisément contrôlées. Parallèlement, l'activation des échantillons étudiés est réduite, ce qui facilite les analyses ultérieures.
L'accélérateur HELIAC est en cours de développement
L’accélérateur supraconducteur à ondes continues HELIAC – l’« accélérateur linéaire de Helmholtz » – sera perfectionné pour ces recherches. Certaines parties de l’accélérateur sont déjà en construction sur le campus GSI/FAIR.
Un système d'irradiation spécialisé sera développé à partir du premier cryomodule HELIAC et de l'injecteur haute charge HLI existant. Il comprendra notamment des environnements d'échantillons à température contrôlée et une manipulation automatisée des échantillons.
L'association de la technologie des accélérateurs supraconducteurs et de nouvelles méthodes d'irradiation et de caractérisation des matériaux devrait permettre une étude plus rapide, plus reproductible et plus économe en énergie des matériaux de fusion potentiels. Le GSI/FAIR et l'Université Goethe ambitionnent conjointement de faire d'HELIAC une infrastructure unique en son genre en Europe pour la qualification des matériaux de fusion par faisceaux d'ions.
« Applications pratiques » de la technologie des accélérateurs
Le projet SIBAF est coordonné par le Dr Maksym Miski-Oglu, responsable du groupe de recherche cw-Linac au GSI/FAIR. « SIBAF permettra de traduire l'expertise acquise au fil des années dans le domaine des accélérateurs linéaires supraconducteurs en applications concrètes », explique Miski-Oglu. Ces développements pourraient ainsi contribuer directement à la recherche de matériaux adaptés aux futures centrales à fusion.
La professeure María Eugenia Toimil-Molares, responsable de la recherche sur les matériaux, considère la nouvelle installation d'irradiation comme un atout majeur pour l'infrastructure de recherche existante. L'irradiation en continu par ions lourds permet une accumulation de dommages plus rapide et mieux contrôlée, contribuant ainsi de manière significative à la qualification de nouveaux matériaux.
Importance pour les technologies énergétiques futures
Pour le professeur Thomas Nilsson, directeur scientifique du GSI et de FAIR, ce financement témoigne également de l'importance croissante de la recherche menée à Darmstadt dans le domaine des nouvelles technologies énergétiques.
« Le projet SIBAF permettra de faire progresser significativement le développement et la qualification des matériaux pour les applications de fusion, tout en offrant d’excellentes opportunités de formation à la prochaine génération de scientifiqueset d’ingénieursdans les domaines des technologies des accélérateurs et de la fusion », a déclaré M. Nilsson. Ce projet renforcera également la contribution de l’Allemagne à la recherche internationale sur la fusion.
Le consortium tient également à souligner la contribution du professeur Winfried Barth à la conception, à la préparation et à la soumission initiale de la proposition de projet.
Dans le cadre du programme de financement « Fusion 2040 »
Le SIBAF bénéficie d'un soutien au titre du programme de financement « Technologies fondamentales pour la fusion – Vers une centrale à fusion ». Ce financement soutient les technologies clés nécessaires à la construction et à l'exploitation des futures centrales à fusion.
Ce guide s'inscrit dans le cadre du programme « Fusion 2040 – Recherche sur la voie d'une centrale à fusion ». Son objectif est d'établir les fondements scientifiques et technologiques nécessaires à la construction et à l'exploitation de la première centrale à fusion en Allemagne. La recherche sur la fusion fait également partie intégrante du programme « Allemagne de haute technologie » du gouvernement fédéral allemand.
(DARMSTADT – ROUGE/GSI)
Image principale : Premier cryomodule CM1 d’HELIAC : les solénoïdes supraconducteurs et les cavités sont visibles à travers les portes rectangulaires. Photo : GSI
