La chaire MATLASE
La chaire MATLASE est issue d’une collaboration initiée dès 2009 entre l'institut Fresnel, Centrale Méditerranée et le CEA Cadarache.
Elle se consacre depuis 2022 à développer une expertise en enseignement et recherche axée sur l'étude et la caractérisation des propriétés des matériaux nucléaires soumis à des températures extrêmement élevées, en exploitant les technologies laser.
Elle se consacre depuis 2022 à développer une expertise en enseignement et recherche axée sur l'étude et la caractérisation des propriétés des matériaux nucléaires soumis à des températures extrêmement élevées, en exploitant les technologies laser.
Domaines d'expertise
La chaire doit apporter de nouvelles perspectives à l'aérospatiale, la défense, et divers procédés industriels.
Mais s’il y a deux domaines prioritaires qu’elle va impacter de plein fouet, ce sont bien sûr ceux de la fission et la fusion nucléaire.
Laurent Gallais, porteur de la chaire le vulgarise à merveille : “une centrale nucléaire pour faire simple, c’est une grosse bouilloire et le procédé de fission, ce sont deux noyaux d’uranium qui se cassent, et qui vont libérer de l’énergie. Cette énergie générée permet en sortie de turbine de créer de l’électricité. Dans le Tokamak, nous essayons de reproduire les réactions qu’il y a dans les étoiles. Cette fois, le procédé s’appelle fusion puisque, comme le nom l’indique, l’énergie est créée par deux noyaux qui fusionnent.”
Enjeux et objectifs
Cette chaire innovante va permettre de structurer et de piloter un programme de recherche sur l'utilisation des technologies laser pour étudier le comportement des matériaux en conditions extrêmes. Des travaux bien utiles donc dans le contexte sensible et actuel de fusion ou de fission nucléaire.
MATLASE a aussi la particularité de réunir des experts de l’optique et des experts du nucléaire.
En bref, des gens qui ne sont pas censés se rencontrer. Et c’est ce qui fait toute la richesse scientifique de MATLASE. Une chaire qui avance bien, initiée par les chercheurs eux-mêmes, réunis autour de l’envie de mettre leurs connaissances et leurs compétences en commun pour une problématique énergétique réelle.
Chaud devant !
Mais au fait, qu’appelle-t-on “température extrême” ? Dans les réacteurs nucléaires classiques, il faut imaginer qu’il fait (vraiment) très chaud : entre 1000 et 2000°C. On est loin des 100°C qui permettent à l’eau de bouillir.
Pour mieux cerner ces enjeux, Laurent Gallais souligne : "Les centrales en France sont activées en fonction de la demande. Du coup dans les réacteurs, le combustible, c’est à dire principalement l’oxyde d’uranium, subit des rapides. Maîtriser l’impact de ces variations thermiques sur les matériaux est crucial pour l'efficacité des centrales et leurs conditions de sécurité."
Du côté de sa cousine, la fusion nucléaire, les recherches portent davantage sur les “chocs thermiques” des composants face au plasma, et les dépôts générés à la surface du Tokamak.
Laurent Gallais précise : "les premiers éléments qui font face au plasma sont fortement sollicités. Il faut trouver les conditions et les matériaux pour essayer de contenir le plasma surtout pour ces éléments situés en première ligne.”
Et les lasers dans tout ça ?
La plateforme expérimentale CHAUCOLASE de l’institut Fresnel, utilise le “Chauffage Contrôlé par Laser”.
Dispositif unique en France, il permet d’étudier les comportements des matériaux lorsque le mercure grimpe au delà du concevable.
Selon Laurent Gallais, "Les lasers offrent une solution ultra-précise et très pratique pour générer les distributions complexes de température”. Et ça, c’est particulièrement utile dans l’environnement nucléaire, où les matériaux sont confinés dans des cellules blindées. “Un laser, vous pouvez le transporter dans une fibre optique, envoyer votre lumière à distance et sans contact”.
Un projet international d’envergure
La chaire MATLASE s’intègre dans un contexte scientifique international passionnant. En effet, ITER est le 2e projet le plus ambitieux juste après Apollo 3 et rassemble la pointe de la science aux 4 coins du globe.
Pour mener à bien ce projet, la chaire MATLASE peut s'appuyer sur des partenariats clés tels que l’Institut de Recherche sur les Systèmes Nucléaires pour la production d’Énergie bas carbone (IRESNE), et l'Institut de Recherche sur la Fusion par confinement Magnétique (IRFM) au CEA. Laurent Gallais, Yves Pontillon, et Marianne Richou sont les contacts principaux.
Les apports pour l’École
La chaire MATLASE enrichit l'école d'ingénieurs en offrant des opportunités de recherche et d'enseignement. Les thèses en cours, associées à la chaire, telles que celles de Carlos Esteban Cifuentes Quintal, Maxime Gerard et Maxime Lemetais, contribuent à l'évolution des compétences des équipes de recherche et à l'orientation des formations pour les étudiants.
Selon Laurent Gallais, "Cela crée un lien particulier entre l'école et le domaine du nucléaire, offrant aux étudiants des pistes pour travailler dans ce secteur en expansion." Le professeur est d’ailleurs régulièrement contacté par des élèves qui souhaitent réaliser des stages dans ce domaine.
L’importance d'une chaire pour une entreprise
Participer à une chaire comme MATLASE offre aux entreprises un accès à une expertise pointue, à des moyens expérimentaux avancés en laboratoires.
Sans oublier les collaborations privilégiées avec les acteurs majeurs de la recherche. Laurent Gallais souligne : "Cela leur permet de rester à la pointe de l'innovation, d'anticiper les évolutions technologiques, et de bénéficier de retombées scientifiques et technologiques importantes. Si on améliore ne serait-ce qu’un tout petit peu le procédé d’une centrale, appliqué à toutes les centrales de France, l’impact sera énorme !"
MATLASE illustre bien la richesse d’une collaboration entre institutions académiques, scientifiques et industrielles. Un triptyque gagnant qui donne naissance à des sujets de recherche audacieux.
Contacts
Laurent Gallais
Enseignant en optique et laser.
Chercheur dans le domaine de l'interaction laser matière à l'Institut Fresnel
Service des relations et partenariats entreprises
Centre de relations étudiants-entreprise de l’École