Laser Mégajoule

Le client

Le CEA (Commissariat à l’énergie atomique et aux énergies alternatives) est un organisme public de recherche qui intervient dans les domaines de l’énergie, de la défense, de la sécurité, des technologies de l’information et des technologies de santé. Il mène des activités de recherche fondamentale et de recherche appliquée portant sur la conception des réacteurs nucléaires et la fabrication des circuits intégrés.

Le  défi

Le CEA joue un grand rôle dans le maintien sur le long terme de la capacité de dissuasion nucléaire française. Depuis la fin des essais nucléaires en 1996, le bon fonctionnement et la sécurité des armes constituant la force de dissuasion française ont été vérifiés par simulation sur ordinateur. L’une des principales installations du programme Simulation est le Laser Mégajoule (LMJ), situé dans les locaux du Cesta (Centre d'Études Scientifiques et Techniques d’Aquitaine) près de Bordeaux. Cette infrastructure permet aux chercheurs d’étudier, à toute petite échelle, le comportement des matériaux dans des conditions extrêmes similaires à celles atteintes lors de l’exploitation des armes nucléaires. Conçu pour être le laser à haute énergie le plus puissant au monde, égalé par un seul appareil, aux États-Unis, il est le fruit d’un projet rassemblant quelque 250 prestataires multi-métiers. Ces intervenants ont été choisis pour l’excellence dont ils ont fait preuve dans la définition, la conception et la fabrication de technologies de pointe au service de cet équipement de recherche exceptionnel.

Thales a été sélectionné pour sa vaste expertise, notamment dans les domaines du vide, de l’électronique de forte puissance, de la mécanique haute précision et de la gestion des fluides.

Le Groupe a contribué à plusieurs sous-ensembles du site, dont les suivants :

Système de stockage de l’énergie : Thales a conçu et fournira au projet du Laser Mégajoule son système de stockage de l’énergie. Ce dispositif sert à alimenter les lampes flash présentes dans la section amplificatrice. La lumière émise par la lampe est utilisée pour pomper le laser. À terme, Thales fournira ce système qui stocke 300 MJ et active les 7 040 lampes flash nécessaires au fonctionnement du laser à pleine puissance. La réserve d’énergie contient 352 modules renfermant chacun 10 condensateurs, chargés à 24 kV en 1 minute et 30 secondes, puis déchargés dans les lampes flash en 1 ms environ.

Interfaces optiques : le système opto-mécanique de fin est une chambre à vide (2 m x 2 m x 1,5 m et 2 300 kg) rattachée à la chambre d’expériences, qui permet au faisceau laser de pénétrer dans la chambre et de chauffer la cible. Les principales fonctions de ces sous-ensembles sont de garantir l’étanchéité entre les chambres d’expériences (sous vide) et l’extérieur, de reproduire la barrière de confinement nucléaire et de permettre de changer automatiquement l’optique sans interrompre le confinement nucléaire entre la chambre et le hall d’expériences. Thales a assemblé avec succès le dispositif et réalisé des essais d’étanchéité pour le premier système opto-mécanique final du Laser Mégajoule (LMJ).

Diagnostic plasma : Thales a équipé le Laser Mégajoule du premier système de diagnostic plasma, constitué d’un « imageur X » et d’un « spectromètre X ». Les diagnostics plasma sont des instruments de mesure utilisés pour caractériser le comportement de la cible pendant son fonctionnement. Ils ont pour principal objectif d’acquérir et de stocker les signaux issus des mesures sur les produits d’impact, puis de les transmettre à un système de contrôle/commande afin d’obtenir les quantités physiques requises.

Équipement du hall d’expériences : Thales a participé à l’installation de la chambre d’expériences, plus précisément en développant les éléments de support critiques qui permettent d’utiliser la chambre et d’en assurer la maintenance. Ces structures recèlent 800 tonnes d’acier, 100 tonnes d’aluminium et 2 500 tonnes de béton.

 
Les résultats

Le laser a fonctionné pour la première fois le 23 octobre 2014, au terme de presque 20 années de recherche et de développement, notamment sur des méthodes de fabrication innovantes élaborées par les partenaires industriels. Thales a collaboré étroitement avec le CEA dès le début du projet pour en garantir la bonne progression à compter du tout premier tir laser.

Les capacités

Cette réussite commerciale est due au savoir-faire de l’équipe Thales dédiée aux grandes infrastructures de recherche scientifique. Les capacités mises à contribution concernaient notamment le développement, la production, l’intégration et les essais relatifs aux multiples technologies que nécessite la production de ces éléments complexes. Parmi les domaines d’expertise spécifiques qui font de Thales un partenaire de choix pour ce type de systèmes novateurs et ardus figurent notamment :
  • l’analyse fonctionnelle basée sur les spécifications techniques du client
  • la gestion de l’interface avec les sous-systèmes
  • la coordination technique entre les sous-systèmes
  • l’infrastructure mécanique à fortes contraintes
  • l’ingénierie
  • l’intégration sur site
  • la formation sur site
  • l’aide à l’utilisation des systèmes
  • le soutien à l’exploitation et à la maintenance.
En étroite collaboration avec ses clients, Thales conçoit la solution nécessaire à chaque programme de recherche, de l’élaboration des spécifications techniques jusqu’à la fabrication et au soutien à l’exploitation.