ITER BUSINESS FORUM 2007 : Affaires en fusion au cœur de l’atome
Du 10 au 14 décembre 2007 s’est tenue à Nice la 13ème édition de la Conférence internationale sur les matériaux des réacteurs de fusion (ICFRM 13), organisée en synergie avec le CEA par le Comité industriel ITER. L’objectif du Forum était de réunir 250 acteurs industriels (majoritairement français et européens), une vingtaine de grands donneurs d’ordres internationaux, une cinquantaine de scientifiques de la Fusion directement intéressés par ITER, les membres des associations Euratom, acteurs de la gouvernance du projet. Soit au total près de 800 participants.
La manifestation a couvert l’ensemble des domaines d’activités industrielles liés au projet
ITER, à travers des conférences articulés par secteurs d’activité et Technologies (les composants face au plasma, fission / fusion dans le domaine des matériaux, modules de couverture et matériaux de la chambre à vide), exposition industrielle, soit une soixantaine de stands, convention d’affaires et programme de visites (CEA Cadarache, Sophia Antipolis).
Des ateliers thématiques ont abordé en parallèle les grands systèmes constitutifs d’ITER : ingénierie et services, enceinte à vide, système des aimants, cryogénie, modules de couverture de l’enceinte à vide, robotique et télémanipulation, contrôle commande et acquisition de données, alimentation électrique et distribution de puissance, diagnostics Optique, assemblage et montage. Ont été par ailleurs organisés un forum d’affaires avec des rendez-vous B to B durant 30 minutes et une exposition industrielle. Lors de la session d’ouverture, ont été abordés par le Directeur d’ITER, Kaname Ikeda, la vision industrielle des grands enjeux, les dernières avancées du site et des projets en cours par l’Agence ITER, les matériaux et la production par le Haut Commissaire du CEA, Bernard Bigot, la politique d’achats et attentes de l’Industrie Européenne par l’Agence Domestique européenne « Fusion for Energy » et les orientations de la future politique industrielle européenne de la Fusion par la Commission Européenne.
Trois ateliers ont été dédiés le 11 décembre au matin aux échanges internationaux sur les thèmes suivants : « Partenariats internationaux » animé par Jean-Christophe Delvallet, Directeur du pôle CapEnergies au cours duquel, des industriels majeurs venus d’Inde, du Japon et de Chine ont rencontré les responsables européens des groupes APAVE SudEurope, TUV, ISQ, AREVA NP et Cybernetix, un atelier « Partenariat industrie / laboratoires de recherche » et à l’initiative de Team Côte d’Azur, un atelier « Investir et trouver des partenaires près du site d’ITER «.
Ce dernier regroupait à la fois les agences d’investissement en PACA, l’agence Régionale du Développement économique, la CRCI PACAC et de grands groupes industriels qui ont apporté leur témoignages (COMEX Nucléaire, Robatel Industries, Siemens,Wipro et Cerege/Aster).
Les institutionnels présents ont mis l’accent sur les nombreux attraits de la région pour attirer les investisseurs étrangers : exonérations fiscales et aides financières incitatives, 3ème pôle de ce secteur dans le monde après les USA et l’Angleterre avec 71 clusters compétitifs, 1600 entreprises étrangères déjà implantées, 4000 emplois, une Ecole internationale à Manosque liée au projet ITER qui accueillera de l’école maternelle au lycée, 31 nationalités différentes, soit près de 1800 élèves, dont l’enseignement sera compatible avec celui des pays partenaires du projet ITER.
Denis Audoly, Directeur du Centre sophipolitain R & D de la société indienne WIPRO (CA 2006 de 2,5 millions de $ et 80 employés de 10 nationalités différentes) spécialisée dans les semi-conducteurs, constate que si la durée du travail selon la législation française pénalise quelque peu « la productivité » de la société, « la mobilisation intense des équipes de recherche compense largement cet inconvénient. François Billon, Directeur de la Comex Nucléaire, de son côté, insiste sur l’instauration de « business models » et l’application de normes internationales au sein de son groupe qui ont favorisé un partenariat depuis plusieurs années avec les groupes Mitsubishi, Framatome et Areva.
Pour Patrick Guidel, Directeur Régional de Siemens implanté à Sophia Antipolis, la région PACA représente un accélérateur de business, un point de rencontres et d’échanges entre les différentes entités R & D du groupe (USA, UK, Suisse) dont « nous sommes les ambassadeurs » et un lieu privilégié d’expertises exceptionnelles favorisant des partenariats technologiques et commerciaux avec Eurocopter, IBM, Amadeus, SMT Electronics… Le mot de la fin revient à Serge Durand, Directeur du CEA, qui a invité tous les acteurs présents à rejoindre le site de Cadarache créé en 1959 pour contribuer à impulser une nouvelle dynamique en fondant notamment autour du pôle CapEnergies dans les 8 prochaines années, une « NewEnergies Valley » afin de mieux affronter les nouveaux enjeux du XXIème.
La Côte d’Azur davantage orientée ingénierie et services, a souhaité également présenter ses pôles d’excellence auprès des différents acteurs industriels, notamment en physique des plasmas et simulation mathématique. Le projet ITER implique également les sciences de l’information, dans une phase très en amont. Mathématiciens, Informaticiens, physiciens collaborent au sein de l’action concertée Plasma qui réunit différents projets STIC autour du CEA de Cadarache.
Parmi eux : le CNRS, l’ENSMP, l’INRIA et l’Université de Nice. L’objectif est de mettre au point les modèles les plus pertinents et les plus réalistes du comportement des plasmas dans les tokamaks, dans lesquels ils sont soumis à des conditions extrêmes qui préfigurent celle d’ITER. Depuis Juin 2007, TEAM Côte d’Azur est mobilisé avec les agences de promotion des autres départements de PACA et la MDER pour présenter aux entreprises notamment japonaises et coréennes les opportunités d’implantation dans la région qui accueille le programme international ITER.
12 entreprises ont été visitées plus particulièrement, dont trois qui étudient sérieusement une possibilité d’implantation dans la région PACA et 3 autres qui recherchent des partenaires. La visite organisée le 12 décembre a permis notamment aux industriels de découvrir l’avancée du Centre d’IBM La Gaude et du Centre énergétique des procédés de l’Ecole des Mines de Paris.
La Robotique parallèle au service de l’Industrie du Nucléaire
Depuis une dizaine d’années, une nouvelle génération de cinématique est en train de se frayer un chemin, celle des robots parallèles. Ils sont déjà quelques centaines de par le monde. Un robot parallèle est un robot comportant au moins deux corps reliés par plus d’une chaîne cinématique. Dans les années cinquante, Gough, un ingénieur mécanique du domaine aéronautique, conçut et construisit une plate-forme mobile à structure parallèle dont le but était de tester les pneus des avions (la plate-forme de Gough).
Il est le premier à avoir mis au point une structure à six chaînes cinématiques ou bras indépendants et similaires, qui va permettre à une plateforme de se mouvoir dans toutes les directions. Un robot avec des capacités de charges de 100 kilos et une précision de 0.1 mm. que l'on nomme maintenant Hexapodes. L'équipe projet sophipolitaine COPRIN/ INRIA dont les recherches portent sur la robotique, la gestion de contraintes et analyse par intervalles s’est allié à la société vosgienne CMW (Constructions Mécaniques), sous la direction de François Wildenberg pour construire un prototype nouvelle génération : l’Hexapode CMW 380 présenté lors d’IBF 2007.
Cette machine-outil intègre les progrès de l'automatique, du traitement de l'image, de la perception et de l’interaction avec l'environnement et a nécessité pour sa mise en œuvre des compétences mathématiques, géométriques, algorithmiques et informatiques. Un creuset de technologies sous la houlette de Jean-Pierre Merlet. Ingénieur de recherche au CEA, chercheur associé au Japon (Tsukuba) et au Canada (Montréal) il a rejoint l'INRIA de Sophia où il est actuellement responsable de l'équipe-projet COPRIN. « Sans la confiance, la ténacité de Jean-Pierre Merlet et son équipe, ce projet initié voilà 10 ans, n’aurait pu aboutir » a avoué François Wildenberg. Les applications de ce type de machines sont multiples (télescopes géants, assistance à la conduite, assistance aux personnes handicapées, robotique chirurgicale, etc.)
Elles peuvent être utilisées par exemple pour l’usinage de composites ou de matériaux difficiles comme ceux qui seront utilisés pour la fabrication d’ITER. HEXAPODE CMW 380 devient alors une fraiseuse portable qui se fixe directement sur la pièce à usiner, permettant des Usinages Grande Vitesse (UGV) d’une infime précision en 5 axes simultanés, directement sur site. Une innovation majeure pour la construction d’ITER comme les prototypes et programmes développés autour de la filière fusion dans le domaine de la cryogénie, présentés par Air Liquide, Nexans, Nordon et le CEA lors d’IBF.
La Cryogénie ou science du froid, nouvelle voie prometteuse pour la fusion
De -150 à -270°C, voici tout l’univers du cryogéniste qui étudie les très basses températures
et leurs effets. Le radical Cryo qui provient du grec Kruos, signifie froid extrême, alors que le radical Génie signifie production. Le cryogéniste produit donc du grand froid ! En recherche fondamentale, il permet d’étudier la matière qui devient quasi-immobile sous son influence.
C’est au coeur d’un plasma que les scientifiques parviendront à fusionner deux noyaux d’atomes de deutérium et de tritium, produisant ainsi une nouvelle forme d’énergie. Le deutérium, atome d’hydrogène dont le noyau dispose d’un neutron en plus, est un isotope, cousin de l’hydrogène, tandis que le tritium est un autre isotope de l’hydrogène.Pour fusionner, le plasma est porté à des températures de l’ordre de 100 à 150 millions de degrés. Des températures qui seront atteintes au coeur de l’enceinte d’ITER dont certains composants descendront à –271°C. Au fil du temps, les civilisations ont découvert que de très fortes variations thermiques étaient de mise à l’état naturel dans l’univers.
En effet, à 2 500 kilomètres sous nos pieds, le noyau terrestre dépasse les 5 500 °C tandis qu’au coeur du soleil la température s’élève à 15 millions de degrés. Les zones les plus reculées de l’univers, quant à elles, peuvent atteindre les -270°C représentant les plus basses températures existantes. Ces températures permettent à la matière d’incarner tous ses états du solide au plasma, en passant par le liquide et le gazeux. Elles sont naturellement obtenues en fonction de la pression de l’environnement et des forces d’attractions qui influencent l’agitation des molécules de la matière.
Cependant, les cryogénistes parviennent à des températures de l’ordre de 0,21 K par évaporation de l’hélium sur une surface. Des températures plus basses peuvent également être obtenues par d’autres méthodes sophistiquées. Il est ainsi possible d’alimenter le plasma en son coeur. Injecté à très grande vitesse, le glaçon de deutérium est propulsé à l’endroit même où les températures du plasma sont les plus élevées.
Mais la cryogénie n’arrête pas là ses prouesses. Les physiciens ont découvert que certaines substances, comme l’hélium, atteignent les limites du grand froid en développant de remarquables propriétés. Ces fluides perdent alors toute viscosité et glissent sur n’importe quel support : ils deviennent alors superfluides. Par exemple, de l’hélium superfluide qui s’écoule sur un sol recouvre sans encombre les obstacles qu’il rencontre, allant jusqu'à s’étaler sur les murs. Les cryogénistes ont également découvert que l’hélium superfluide conduit la chaleur sans subir la moindre perte thermique. Cette particularité lui permet d’absorber la chaleur émise par n’importe quelle source d’énergie.
Cette technologie est déjà utilisée par les installations de recherche JT-60 au Japon ou Tore Supra à Cadarache. De l’hélium superfluide est en effet injecté au cœur de l’alliage (niobium/titane) qui compose l’enceinte contenant le plasma. Refroidi à très basse température, cet alliage n’offre alors plus aucune résistance aux courants électriques, c’est la supraconductivité. Les recherches menées sur ITER permettront ainsi d’affiner nos connaissances sur les supraconducteurs électromagnétiques, plus puissants que la superfluidité.
LHC, le plus grand accélérateur de particules au monde par cryogénie
C’est à Saclay, sous la frontière franco-suisse au sein d’un tunnel de 27 kms de circonférence que le Service des Accélérateurs, de Cryogénie et de Magnétisme (SACM) du Dapnia, laboratoire de recherche sur les lois fondamentales de l’Univers a assemblé à 100 mètres sous terre, la plus grande infrastructure cryogénique jamais réalisée, dans laquelle le CNRS et le CEA ont conçu et validé avec les équipes du CERN la cryogénie en hélium superfluide à -271°C – soit une température inférieure à celle de l’espace interstellaire.
Cet accélérateur baptisé Large Hadron Collider (LHC), dont le projet a démarré en 1996 a été achevé fin 2007. Il est composé de 1700 aimants de grande taille, dont 392 aimants quadripôles, chargés de guider et focaliser les faisceaux et d’une quantité d’aimants de correction.
Dans les trois ans qui viennent, les efforts porteront d’abord sur l’achèvement des réalisations pour le LHC. Les développements pour des faisceaux intenses de protons ou d’ions radioactifs qui répondent aux besoins de nombreuses communautés scientifiques seront poursuivis.
Les tests des 70 bobines du stellarator W7-X et les contributions au projet international de réacteur thermonucléaire ITER, la participation au futur centre de neuro-imagerie Neurospin et aux projets de sources de lumière de 4e génération complètent un panorama ambitieux.
Ces projets nécessitent une très grande ouverture et de nombreux partenariats, tant avec d’autres unités du CEA et du CNRS qu’avec tous les grands laboratoires de physique des particules et de physique nucléaire ainsi qu’avec de nombreux industriels à travers le monde.
