L’European Spallation Source (ESS) est un projet de source de neutrons générée par un accélérateur linéaire de particules. Située à Lund, en Suède, et fédérant les efforts de 13 pays européens, cette installation sera la source de neutrons la plus puissante au monde. Des avancées importantes sont attendues dans le domaine de la recherche sur la matière au bénéfice de l’énergie, des télécommunications, de la fabrication, des transports, des technologies de l’information, de la santé et des biotechnologies. La France est impliquée dans la construction et le fonctionnement de l’ESS, aussi bien côté CEA au niveau de l’accélérateurs de protons avec les équipes de l’Irfu que des instruments de diffusion neutronique avec celles de l’Iramis. Après 5 ans d’assemblage à Saclay, les cryomodules installés dans le tunnel d’ESS ont été refroidis pour la première fois à 4K.
Le CEA a construit, entre autres, les cryomodules de la section haute énergie de l’accélérateur. Ces cryomodules mesurent 6,6 mètres de long et pèsent 5,5 tonnes chacun et comportent plus de 1 650 références de pièces, du plus petit boulon aux importantes pièces en acier. Il faut 9 semaines pour assembler un cryomodule et l’ESS en comportera 30 au total. Construits sur le site CEA de Saclay, ces cryomodules sont ensuite transférés par camion jusqu’en Suède.
L’assemblage d’un cryomodule (6,6 mètres de long et 5,5 tonnes) mobilise douze personnes de la société B&S avec le support d’une équipe Irfu. L’assemblage des 30 premiers cryomodules s’est déroulé sur 5 ans.
Pour son entrée en fonctionnement, l’accélérateur supraconducteur comprend 27 cryomodules, dont 14 réalisés par le CEA : ils accélèreront les protons jusqu’à une énergie de 876 MeV pour une puissance de 2MW.
Le premier refroidissement de ces cryomodules s’est déroulé en douceur avec une remarquable stabilité, témoignant de la grande qualité de la préparation de tous ces équipements complexes.
Ce jalon majeur du projet ESS est une étape importante vers l’accélération des faisceaux de protons prévue en mars 2025, puis les premiers protons sur la cible rotative fin 2025, et enfin, les premiers neutrons pour les utilisateurs en 2027.
A terme, les 16 cryomodules supplémentaires déjà fournis par le CEA permettront au faisceau de protons d’atteindre 2 GeV et une puissance de 5 MW.
Partenaire depuis le début de la construction de l’ESS, le CEA a déjà fourni 60% de la capacité d’accélération du Linac avec 126 m. A terme, les 16 cryomodules supplémentaires qui auront été fournis par le CEA permettront au faisceau de protons d’atteindre 2 GeV et une puissance de 5 MW.
Coté diffusion neutronique, si 22 instruments seront à terme hébergés par l’ESS, une série de 15 instruments couvrant la majorité des besoins scientifiques a été sélectionnée pour la première phase de construction. 5 d’entre eux ont été conçus et sont actuellement réalisés par les équipes de physiciens et d’ingénieurs du LLB (UMR CEA-CNRS), en collaboration avec les laboratoires partenaires.
Contact : Catherine Madec, Pierre Bosland