Aller au menu principal Aller au contenu principal

Avant-Projet Sommaire pour l'Upgrade de SOLEIL

Ce document, en anglais, que vous pouvez télécharger, présente l’avant-projet d'une mise à niveau des accélérateurs, des lignes de lumière et de l'infrastructure du Synchrotron SOLEIL (Conceptual Design Report ou CDR). Le projet est planifié en deux phases de 5 ans chacune, intitulées «construction» et «vers la pleine performance». 

Vingt ans après la création de SOLEIL, la science, tout comme le rôle d'une infrastructure de recherche, ont considérablement évolué. De nouveaux champs d’investigation scientifique auxquels l'installation doit s'adapter sont apparus. Quatre domaines clés, essentiels pour relever les défis auxquels notre société est confrontée structurent l’argumentaire scientifique de cette jouvence : matériaux avancés, sources durables d’énergie, biologie et santé, terre et environnement. 

La découverte de nouveaux matériaux quantiques, l’utilisation de l'Intelligence Artificielle pour la conception de nouveaux matériaux ou médicaments, la lutte contre de nouveaux pathogènes ou le traitement de nouveaux types de polluants comme les nanoplastiques sont autant de défis sur lesquels le nouveau SOLEIL a l'ambition d'avoir un impact décisif. Ceci implique d’étudier des systèmes hétérogènes et complexes à l'échelle nanométrique à l'aide d’un ensemble de méthodes complémentaires, afin de comprendre comment leur organisation détermine leurs propriétés ou leur fonction. Cela sera rendu possible par la reconstruction de l’anneau de stockage de SOLEIL sous la forme d’un anneau de stockage limité par la diffraction (Diffraction Limited Storage Ring ou DLSR). Grâce au design original et ambitieux qui est proposé, des faisceaux d'électrons ronds, ayant une émittance record de moins de 50 pm.rad x 50 pm.rad, produiront des faisceaux de photons d'une brillance exceptionnelle dépassant de deux ordres de grandeur celle de l'installation actuelle. Dans la future installation :

  • la résolution nanométrique deviendra la règle pour la plupart des lignes de lumière,
  • l'augmentation de la brillance, de la cohérence et du flux permettra de suivre les processus biologiques ou le fonctionnement de dispositifs à des échelles de temps inférieures à la milliseconde,
  • la limite de détection d’éléments traces sera réduite de trois ordres de grandeur, avec un impact extraordinaire en sciences de l'environnement.

Le développement de nouvelles méthodes révolutionnaires telles que l'imagerie UV structurée, l'utilisation de caméras à balayage pour étudier la dynamique ultra-rapide, la cristallographie in vivo ou l'extension de l’interférométrie aux rayons X mous, fait partie intégrante du projet. 

Parallèlement à la mise à niveau des accélérateurs, ces développements maintiendront la compétitivité de SOLEIL et prolongeront sa durée de vie d'au moins 15 ans, la plupart des installations européennes faisant l'objet de mises à niveau similaires. SOLEIL sera unique par la large gamme de rayonnements accessible, allant du THz aux rayons X durs, et qui sera même étendue par rapport à l’installation actuelle. Son domaine d'excellence résidera toujours dans le domaine des rayons X mous et tendres, ce qui le rend complémentaire de l'ESRF-EBS.  Grâce à cette jouvence, un éventail exceptionnel de techniques sera mis à la disposition des utilisateurs tant académiques qu’industriels, permettant une approche véritablement intégrative des problèmes scientifiques, qui est au cœur de notre stratégie. 

Les modes d'accès évolueront afin de tirer le meilleur parti de l'installation dans une perspective d’ouverture des données. Cette jouvence s'accompagnera d'une transition numérique au profit de toutes les activités de SOLEIL. 

Cette jouvence représentera également une formidable opportunité de développer le capital humain de SOLEIL et de ses partenaires, selon les axes illustrés dans l'étude socio-économique réalisée en parallèle (un rapport sur cette étude est en préparation et le chapitre 9 du CDR aborde déjà plusieurs aspects de ce sujet).

L’installation utilisera le tunnel existant de l'anneau de stockage et la majeure partie de l'infrastructure actuelle afin d'optimiser le coût du projet. Le remplacement des infrastructures vieillissantes après près de deux décennies d'exploitation permettra une réduction spectaculaire de l'empreinte environnementale de l'installation, et l'utilisation systématique d'aimants permanents pour l'anneau de stockage permettra une diminution de moitié de sa consommation électrique, réduisant considérablement son coût de fonctionnement. 

Le design ambitieux qui est proposé s'accompagne d'un prototypage approfondi couvrant la technologie des accélérateurs, les systèmes de vide, l’optique, les détecteurs, les méthodes expérimentales… Ces développements mettront à profit nos collaboration avec les autres sources européennes dans le cadre de la Ligue Européenne des Sources de Photons sur Accélérateurs (LEAPS), réduisant l'investissement global et leur potentiel de transfert de technologie est déjà à l'étude.

Nous vous souhaitons une bonne lecture !