Cartes de répartition des codes de simulation du DACM : en bleu, les codes actuellement utilisés, et en rouge, ceux ayant été utilisés. La représentation inclut 92 laboratoires scientifiques et 30 entreprises privées répartis dans 30 pays
Dans les années 1990, des projets d’accélérateurs d’ions intenses ont émergé, visant à atteindre des énergies jusqu'à 1 GeV avec des intensités de plusieurs dizaines à une centaine de mA, comparé aux machines existantes opérant à des dizaines de µA.
Ces accélérateurs sont destinés à la recherche en physique nucléaire, des particules, mais aussi pour l'irradiation de matériaux et l'étude de la matière condensée avec des faisceaux de neutrons intenses. Le défi principal était de maîtriser les pertes pour limiter l’activation des structures, nécessitant des outils de simulation performants.
Le DACM, Département des accélérateurs, de cryogénie et de magnétisme de l'Irfu, a développé une suite de codes pour améliorer la précision des simulations, avec une attention particulière à l’interfaçage graphique et la portabilité. Distribués sous une licence CEA propriétaire, ces outils sont devenus une référence internationale, utilisés par de nombreux laboratoires et entreprises. En 2024, le seuil symbolique des 1000 licences vendues est franchi.
Compte tenu des intensités et énergie en jeu des nouveaux projets d'accélérateurs, la puissance des faisceaux atteint voire dépasse plusieurs MW. Un des problèmes qui se pose à la communauté, c’est la maitrise des pertes à un niveau d’une part par million du faisceau pour limiter l’activation des structures. La nécessité de disposer d’outils de simulations performants, capables de calculer précisément la propagation et la dégradation des propriétés d’un faisceau dans un accélérateur s’est alors imposée. Une suite de codes dédiée à ce défi fut donc développée au DACM.
Les objectifs étaient:
- d'améliorer la prédictibilité des simulations grâce à des modèles physiques toujours plus précis
- produire un effort considérable sur l'interfaçage graphique, la portabilité multi-systèmes d'exploitation et la documentation,
- developper un site web dédié à leur diffusion et un forum communautaire.
Ces efforts continus et collaboratifs ont progressivement abouti à l'émergence d'une suite de codes reconnue et utilisée à l'international.
Site Web: https://www.dacm-logiciels.fr/
Forum d’utilisateurs: https://dacm-codes.fr/forum/
Domaine d'application des logiciels en fonction des différentes parties d’un accélérateur linéaire typique
Au début des années 2010, face à une diffusion croissante et ouverte, il a été décidé de distribuer ces outils sous une licence propriétaire CEA payante et relativement restrictive (limitée à un utilisateur sur 2 ans, sans accès aux sources).
Malgré cette restriction plutôt inhabituelle pour la communauté scientifique, cette suite de codes est aujourd'hui devenue la référence internationale en terme de fonctionnalités offertes et surtout de qualité des simulations proposées attestées par de nombreuses comparaisons expérimentales et numériques.
La plupart des laboratoires impliqués dans le développement d’accélérateurs linéaires de haute intensité s’appuient sur ces outils au cours de la conception de leur machine, citons en exemple, ESS, EVEDA, PIP2, SARAF, LINAC4, SPIRAL2, MYRRHA… pour les grandes infrastructures, mais de nombreux laboratoires scientifiques et entreprises privées les utilisent parfois largement en dehors de leurs domaines d'application initiaux.
Le nombre de licences distribuées chaque année n’a cessé d'augmenter, témoignant de manière évidente de la qualité des évolutions et des améliorations régulièrement proposées à la communauté d'utilisateurs. Cette année (2024) le nombre total de licences vendues a franchi la barre symbolique des 1000, illustrant l'adoption croissante et la confiance accordée à ces outils. Si l’ensemble des licences a rapporté à ce jour 1.3 M€, cette réussite est surtout le résultat d’une politique de diffusion de savoir-faire plutôt qu’une motivation financière.
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| Ventes cumulées au cours des années | Évolution du nombre d’utilisateurs |
L’Irfu s’est progressivement imposé comme un acteur majeur dans la simulation des accélérateurs linéaires grâce à sa suite de logiciel reconnue comme « étalon-or » par l’ensemble de la communauté. Ce savoir-faire contribue au rayonnement de l’Irfu bien au-delà de l’hexagone et permet à notre institut d’être présent à la genèse de la plupart des nouvelles machines conçues dans la monde. Le succès de chacune de ces machines renforce davantage la confiance placée en nos outils.
Contact : Didier Uriot
• Le Département des accélérateurs, de cryogénie et de magnétisme (DACM)
• Laboratoire d’'études et de développements pour les accélérateurs (Léda)
