Développement d'une ligne de neutrons pulsés compacte et de haute brillance – PiNNaCLE

L'objectif du projet est, par étapes, de développer les techniques nécessaires à la production d’une source compacte et à haute luminosité de neutrons pulsés, en utilisant des lasers de forte puissance comme générateur. De tels lasers offrent des perspectives extrêmement intéressantes pour les sources de neutrons au MeV car relativement peu onéreuses, extrêmement compactes, collimatées, et avec l'avantage de surcroît d'une courte durée, comme l'a démontré notre groupe en 2015 en utilisant notre concept original breveté. Produire une telle source de neutrons permettrait de satisfaire la demande croissante pour les sources de neutrons, demande qui sera difficile à satisfaire avec les installations utilisant des techniques conventionnelles (accélérateurs) en raison de leur coût associé (plusieurs milliards d'euros). Une telle source produite par laser permettra également, et de manière unique, l’étude des interactions neutroniques avec des plasmas (nucleo-synthèse des éléments lourds en milieu plasma), ce qui n'est pas possible avec les installations conventionnelles produisant des neutrons car elles sont dépourvues de faisceaux de particules additionnels ou de sources d'énergie permettant de générer des plasmas à haute densité d'énergie. Exploiter des lasers de classe PetaWatt développant de fortes intensités comme alternative pour des sources de neutrons à flux élevé est aujourd’hui opportun car les coûts de ces installations, disponibles commercialement, est relativement faible (millions d’euros). D’une manière générale, les installations laser de forte puissance connaissent une expansion rapide (en nombre comme en type d’applications) du fait de leur polyvalence pour générer une large gamme de sources secondaires qui peuvent être utilisées pour des applications scientifiques ou sociétales. Toutefois, hormis un projet à l’université de Tel-Aviv, il faut souligner qu’aucune source laser n’est actuellement destinée à générer des neutrons en tant que source de sondage ou d’interaction secondaire. Notre projet vise à être déployé sur la nouvelle installation laser pour utilisateurs « Apollon », un laser multi-PetaWatt (PW) financé dans le cadre des projets "Equipex / Investissements d’avenir". Il associe quatre laboratoires français, en partenariat avec l’IFIN-HH / ELI-NP (Roumanie), qui possèdent chacun une expertise complémentaire dans la génération d’ions énergétiques par laser et la physique nucléaire. Le projet complétera le panorama des installations actuelles de sources de neutrons et offrira ainsi de nouvelles opportunités pour les utilisateurs (par exemple, en terme de radiographie et spectroscopie neutronique ultra-rapide). Il élargira également l'applicabilité des sources d'ions énergétiques générées par laser, sources qui deviennent centrales dans le portfolio des installations laser à haut taux de répétition (jusqu'à 10 Hz) de nouvelle génération actuellement construites aussi bien en France, qu’en UE (ELI en Europe de l’Est, VEGA en Espagne, ou CALA en Allemagne) et en Asie.