Projet ERL4ALL

Développer un accélérateur de particules à récupération d’énergie, à l’efficacité énergétique sans précédent

Impact

Inventés il y a 100 ans, les accélérateurs de particules sont des instruments exceptionnels pour étudier les lois fondamentales de l’Univers et aussi pour des domaines d’applications sociétales multiples, comme l’imagerie, la santé ou l’énergie. Leur remarquable développement s’appuie sur des faisceaux toujours plus puissants pour des investigations toujours plus poussées. Mais cela requiert une consommation électrique de plus en plus élevée.  Si les accélérateurs ont largement prouvé leur valeur pour la société, ils doivent maintenant relever le défi de la durabilité énergétique. 
Le projet propose une rupture technologique avec un accélérateur linéaire à récupération d’énergie, appelé ERL, qui possède un énorme potentiel d'économies. En effet, l’idée sera de  réduire drastiquement la consommation électrique des structures accélératrices en réemployant l’énergie des faisceaux précédents. Avec ce concept, un nouveau type d’accélérateur plus compact, moins coûteux et à faible consommation électrique pourra voir le jour. Il pourra être déployé pour toutes les applications où les faisceaux accélérés interagissent faiblement, comme avec un laser ou un autre faisceau. L’instrument sera adapté en fonction de l’utilisation envisagée pour couvrir un large éventail d’applications.

Verrous à lever

Un ERL récupère l’énergie des faisceaux qui circulent dans l’accélérateur pour minimiser la consommation électrique de l’installation. Après l’utilisation d’un faisceau accéléré, son énergie est restituée aux structures accélératrices pour accélérer le faisceau suivant. L’opération ininterrompue et à forte puissance de l’installation requiert  la construction d'un injecteur d'électrons de forte intensité. De plus, il est crucial de développer des structures d'accélération aux performances inédites afin de garantir le fonctionnement de l’instrument dans un mode permettant à la fois l’accélération des particules, puis la récupération de leur énergie.

Risques

Les principaux risques incluent la capacité à concevoir et mettre en œuvre efficacement la source d'électrons. D’autre part, le concept de l’ERL à un tel niveau de puissance n'a encore jamais été validé au niveau mondial, ce projet permettra d’en évaluer la faisabilité technique.

Potentiel d’innovation

Doté d’une efficacité énergétique sans précédent, l’ERL offre un concept révolutionnaire d’accélérateurs. Ils seront incontournables pour la recherche fondamentale, notamment sur les futurs collisionneurs en physique des particules et nucléaire. Ils permettront également de développer des sources de rayons X à haute énergie. Ces sources ont un fort impact dans des domaines appliqués, comme les radiothérapies innovantes ciblant les tumeurs tout en préservant les tissus sains, l’imagerie biomédicale à ultra haute résolution pour des maladies comme Alzheimer, ou encore l’imagerie du patrimoine culturel et des matériaux. Ce projet positionne la France à la pointe de la compétition internationale.