Spécialité sciences de la fusion

Spécialité sciences de la fusion

Les formations actuellement habilitées et permettant d’alimenter ce domaine de la fusion thermonucléaire sont des spécialités « recherche » essentiellement centrées sur la physique des plasmas. Ce sont des formations de physicien, ne donnant pas suffisamment d’ouverture sur le large spectre des sciences de l’ingénieur impliquées par la fusion. Tout en s’appuyant sur ces formations, la nouvelle spécialité proposée se distingue par rapport à l’existant sur trois points : thématiques dédiées à la fusion, composantes à la fois scientifique et technologique, cohérence nationale de l’enseignement. Elle s’appuie sur une réorganisation des cursus de 1e année de master, en élargissant le contenu de physique enseignée à la physique plus macroscopique. Pour la spécialité elle-même, le caractère pluridisciplinaire impliqué par la fusion se reflète dans le contenu technologique de l’enseignement, y compris dans les deux parcours recherche FCM et FCI avec environ 1/3 de leur enseignement. Ainsi les compétences acquises dans le cadre de cette nouvelle spécialité permettront-elles aux étudiants de travailler directement dans le domaine de la fusion, mais aussi leur ouvriront-elles d’autres débouchés professionnels dans les domaines technologiques rencontrés dans les grands instruments.

La cohérence sur plusieurs sites de cette spécialité sera notamment assurée par le jury d’admission constitué des représentants de tous les établissements de la fédération, mais également dans l’intitulé des modules enseignés en parallèle sur les différents sites et dans les examens dont les sujets pour les UE principales seront proposés pour l’ensemble des sites.

Le CEA, qui est partie prenante au premier chef dans ces très grands équipements, soutient cette démarche formulée après une large consultation des établissements (présidents d’Université), des écoles et des enseignants concernés. Il est proposé que la présidence de la fédération soit tournante entre les institutions universitaires fédérées, l’INSTN assurant le secrétariat permanent et la responsabilité générale de l’interface avec le ministère de l’éducation nationale.

La France est le siège de deux grands programmes de recherche sur la fusion thermonucléaire dont les pièces maîtresses sont, pour la fusion par confinement inertiel, le Laser MégaJoule (LMJ) actuellement en construction près de Bordeaux et, pour la fusion par confinement magnétique, le tokamak ITER, grand projet international mené en partenariat avec l’Union Européenne, le Japon, la Chine, la Corée du sud, la Russie et les USA, et que les partenaires viennent de choisir de construire à Cadarache.

L’exploitation scientifique de ces deux équipements dont le démarrage est prévu respectivement dans cinq et dix ans (2010-2015), et dont l’exploitation doit se poursuivre ensuite sur au moins deux décennies, nécessite le développement d’une communauté scientifique hautement compétente et suffisamment large qui passe par une formation de niveau Master et doctorat répondant aux nouveaux besoins de ces recherches. En attendant la mise en route de ces deux installations de niveau international, ces programmes reposent en France sur deux grands équipements scientifiques en exploitation : la Ligne d’Intégration Laser (LIL) au CEA/CESTA près de Bordeaux et le tokamak Tore Supra à Cadarache. Le CEA est un acteur majeur de ces programmes qui sont largement ouverts à la communauté scientifique européenne et mondiale. Ainsi, les recherches en fusion magnétique sont coordonnées en France dans le cadre européen par l’association Euratom CEA depuis 1959. La coordination des recherches en fusion inertielle est effectuée dans le cadre du programme européen LASERNET et de l’Institut des Lasers et Plasmas qui ont été créés récemment.

L’objectif de la spécialité est de coordonner un ensemble d’enseignements à vocation internationale, lisible, cohérente et de grande qualité dans les domaines des sciences de la fusion. La structuration initialement nationale permettra de constituer rapidement un réseau international du plus haut niveau. Les domaines concernés ressortent d’abord de la physique des plasmas, qui seront le siège des réactions thermonucléaires. Au cœur du problème, les interactions entre particules chargées qui sont analysées à plusieurs échelles : la physique microscopique, celle du continu où les interactions champs particules sont analysées et celle du discret avec la physique atomique sous-jacente à la spectroscopie des plasmas étudiés, la physique macroscopique, avec l’hydrodynamique avec ou sans champ magnétique, selon la voie de confinement étudiée. Les phénomènes de couplage matière – champ et la physique des ondes dans les plasmas sont une partie importante du cursus proposé. Un tronc commun est proposé à l’ensemble des parcours permettant d’aborder tous ces aspects. Une ouverture importante est proposée sur l’ensemble des disciplines traitant de la matière dans les conditions extrêmes (astrophysique, physique des matériaux, physique nucléaire, …), reproductibles dans les grands équipements de fusion.