Diffusion neutronique : enjeux et objectifs scientifiques
La diffusion neutronique est une méthode d’analyse unique permettant d’étudier la structure, les propriétés magnétiques et la dynamique des matériaux à différentes échelles. Grâce à leur forte capacité de pénétration et à leur sensibilité aux éléments légers comme l’hydrogène, les neutrons fournissent des informations souvent inaccessibles par d’autres techniques expérimentales.
Domaines stratégiques concernés
Batteries, hydrogène et matériaux nucléaires.
Conception et caractérisation de nouveaux matériaux innovants.
Étude des propriétés magnétiques et des phénomènes quantiques.
Analyse des systèmes complexes et des matériaux souples.
Étude des protéines et des mécanismes biologiques.
Contrôle des matériaux et optimisation des procédés industriels.
Objectif principal
Fournir à la communauté scientifique des instruments neutroniques performants permettant de comprendre les propriétés des matériaux, de développer de nouvelles technologies et de répondre aux grands défis liés à l’énergie, à l’environnement et à l’innovation industrielle.
Maintenir un accès français aux infrastructures neutroniques afin de préserver les compétences scientifiques, former les futures générations de chercheurs et renforcer la compétitivité de la recherche et de l’industrie.
Paysage et modèle actuel
La diffusion neutronique en Europe repose sur un modèle associant des sources nationales et de grandes infrastructures internationales. Environ 6 000 chercheurs européens utilisent les neutrons pour étudier la matière dans de nombreux domaines scientifiques et industriels.
Les installations nationales jouent un rôle essentiel dans la formation des utilisateurs, le développement des compétences et la réalisation d’expériences de proximité. Les grandes infrastructures, comme l’ILL, fournissent quant à elles des performances de très haut niveau pour les expériences les plus complexes.
Ce modèle a permis à l’Europe de conserver un leadership mondial en neutronique grâce à la complémentarité entre les communautés nationales et les grandes infrastructures de recherche.
Cependant, la fermeture progressive de plusieurs sources nationales et le vieillissement de certaines installations réduisent l’accès aux faisceaux de neutrons. Cette évolution menace la formation, le maintien des compétences et l’autonomie scientifique de plusieurs pays européens, notamment la France.
Les HiCANS : une opportunité pour réinventer la production des neutrons
Les HiCANS (High Current Accelerator-driven Neutron Sources) sont une nouvelle génération de sources de neutrons utilisant un accélérateur de protons à haute intensité plutôt qu’un réacteur nucléaire. Cette approche permet une production de neutrons plus compacte, flexible et avec des coûts d’exploitation réduits.
Les progrès récents dans les accélérateurs, les cibles et les systèmes de modération rendent aujourd’hui possible la création de sources capables de couvrir une grande partie des besoins scientifiques autrefois assurés par les réacteurs de recherche.
Les HiCANS ne remplacent pas les grandes infrastructures internationales, mais les complètent en offrant un accès national ou régional aux neutrons. Elles contribuent à maintenir les compétences, former les utilisateurs, stimuler l’innovation instrumentale et améliorer la disponibilité des faisceaux pour la recherche et l’industrie.
ICONE : un projet de HiCANS en France
ICONE (Installation COmpacte de NEutrons) est un projet français de source de neutrons basé sur la technologie HiCANS (High Current Accelerator-driven Neutron Sources). Il vise à remplacer progressivement les capacités perdues après l’arrêt du réacteur Orphée.
Le principe repose sur un accélérateur de protons de forte intensité qui produit des neutrons via une cible. Cette approche permet de construire une infrastructure plus compacte, plus flexible et moins coûteuse qu’un réacteur de recherche classique.
ICONE a pour objectif de fournir une source nationale de neutrons dédiée à la recherche et à l’industrie, couvrant une large partie des besoins en diffusion neutronique : matériaux, énergie, magnétisme, biologie et ingénierie.