À ce jour, et sur plusieurs années successives, la qualité de son opération (disponibilité du faisceau, temps moyen entre deux pannes, temps moyen pour résoudre une panne) place SOLEIL dans le top 3 mondial1 des synchrotrons. En plus d’assurer le fonctionnement quotidien des accélérateurs à un tel niveau de performance, les équipes de SOLEIL travaillent à la fois sur des projets de R&D associés à ce fonctionnement et à des projets pour la jouvence du synchrotron.
Parmi toutes ces équipes, le Cristal collectif 2022 a distingué des personnels2 SOLEIL/CNRS impliqués dans ces différents accomplissements techniques.
L’excellente fiabilité des accélérateurs de SOLEIL repose sur un important travail d’équipe - pour fournir le faisceau aux scientifiques, mais aussi lors des temps d’interventions techniques- ainsi que sur une organisation très rigoureuse des différents types de maintenance et de gestion de l’obsolescence, et le maintien des compétences des personnels impliqués. Et cela dans plusieurs domaines : physique des accélérateurs, magnétisme, diagnostics, radiofréquence, électronique, informatique, ingénierie mécanique et des matériaux, et technique du vide.
Le Prix "Cristal collectif 2022" du CNRS a été décerné à des personnels SOLEIL/CNRS appartenant à la Division "Accélérateurs et Ingénierie".
Des réalisations techniques innovantes
Ces réalisations présentent souvent des ruptures technologiques ; c’est le cas de la nouvelle source de photons pour la ligne ROCK, mise en opération en août 2021 : le Superbend, un nouvel élément magnétique réalisé entièrement en aimants permanents qui fournit à présent à la ligne des flux de photons 5 fois plus intenses. Une prouesse technologique présentée ici .
Autre exemple récent : le dispositif dit « Kicker Multipôle d’Injection » (MIK) conçu et construit par SOLEIL, puis mis en service avec succès dans l'anneau de stockage MAX IV (Suède) et plus récemment sur SOLEIL. Pour plus d’informations.
Des transferts technologiques
Certains développements ont donné lieu à des transferts de savoir-faire et/ou des prises de brevet. C’est le cas des amplificateurs de puissance dits « solid state », conçus et développés par SOLEIL pour remplacer les tubes à vide habituels (tétrodes, klystrons, etc.) dont le rôle est d’augmenter l’énergie du faisceau d’électrons. SOLEIL a été la première source de rayonnement synchrotron à utiliser de tels amplificateurs, qui sont à présent devenus des éléments incontournables pour tous les projets d’upgrade vers de nouveaux synchrotrons de 4e génération.
De ce fait, SOLEIL a été amené à collaborer avec plusieurs autres synchrotrons (LNLS (Brésil), SLS (Suisse)) et à conclure des transferts de savoir-faire vers deux entreprises françaises : ELTA-AREVA et Sigmaphi ELECTRONICS.
Également conçus et construits essentiellement en interne à SOLEIL : les systèmes pulsés, des électro-aimants qui servent à injecter ou extraire les électrons au bon moment, sans perturber ceux qui circulent déjà dans l'accélérateur. Ils doivent pouvoir être allumés ou éteints très rapidement et sont pour cela alimentés en impulsions électriques d’une durée allant de quelques centaines de nanosecondes à quelques millisecondes.
Ce développement a donné lieu à un transfert de savoir-faire vers l’entreprise française Sigmaphi AIMANTS qui, en proposant des conceptions basées sur cette technologie, a remporté plusieurs contrats.
Vers un synchrotron de 4è génération
Le projet d’anneau de 4e génération de SOLEIL vise à diminuer de façon significative l’émittance naturelle du faisceau d’électrons (de 4000 pm.rad à 80 pm.rad) afin de produire des faisceaux de lumière dont la brillance gagnera jusqu’à deux ou trois ordres de grandeur.
Une telle performance repose sur plusieurs développements innovants et inédits, véritables défis techniques qui font l'objet d'un programme intensif de R&D basé sur des simulations numériques, des prototypes et des mesures.
Parmi ces développements, des chambres à vide de seulement 10 mm de diamètre intérieur (deux fois inférieur à celui des synchrotrons les plus récents ESRF-EBS, MAX IV ou SIRIUS) et dont les parois internes porteront un revêtement spécial (dit NEG, « Non Evaporable Getter »), seule solution possible pour atteindre dans ces chambres le vide nécessaire à la circulation des électrons dans les conditions optimales. Des mesures tests récentes ont validé cette première mondiale.
Le projet de jouvence de SOLEIL a par ailleurs l'ambition d'être respectueux de l’environnement en faisant de l'utilisation des aimants permanents la règle. La consommation électrique en sera réduite d’au moins 50% et les risques de panne seront moindres. Ainsi, un prototype de quadrupôle à aimants permanents a déjà été réalisé, aux gradients de champ 6 fois supérieurs à la plus grande valeur utilisée actuellement.
Au sein de la division « Accélérateurs et Ingénierie », les membres de SOLEIL/CNRS constituant l’équipe distinguée par le Cristal CNRS 2022 sont, de gauche à droite :
Derrière : Rachid Ben El Fekih, électronicien de puissance ; Dominique Corruble, électronicien ; Amor Nadji, Directeur de la division ; Robert Lopes et Patrick Rommeluère, électroniciens ; Jean-Pierre Duval, vidiste.
Devant : Marie-Agnès Tordeux, physicienne machine ; Xavier Elattaoui, informaticien ; Olivier Marcouillé et Pascale Brunelle, physicien·ne·s machine ; Christian Herbeaux, vidiste ; Marc Ribbens, mécanicien.
1- rapports de l’European Synchrotron Light Sources
2 - récompense attribuée par le CNRS à « des équipes de femmes et d’hommes, personnels d’appui à la recherche, ayant mené des projets dont la maîtrise technique, la dimension collective, les applications, l’innovation et le rayonnement sont particulièrement remarquables », ces équipes doivent être constituées de 12 personnes au maximum ; elle a été attribuée à SOLEIL dans la catégorie « appui direct à la recherche ».