L'European Spallation Source (ESS) est une installation scientifique qui produit des neutrons par le processus de spallation (de l'anglais « to spall » qui signifie « produire des éclats »). Il fonctionne avec un accélérateur linéaire de particules (Linac) qui projette des protons sur des atomes lourds (tungstène) afin de libérer des neutrons. Ces derniers sont alors redirigés pour mener des expériences sur des matériaux.
L'ESS est actuellement en construction sur le site de Lund, en Suède. Sa mise en service est prévue pour fin 2025. Une fois terminé, il sera la plus puissante source de neutrons du monde. Ce type d'installation, très utile pour effectuer des recherches sur la matière, permet des avancées dans de nombreux domaines comme la santé ou les énergies.
Le projet rassemble 13 pays européens dont la France qui participe par l'intermédiaire du CEA. Parmi ses contributions, la conception et la fabrication à l'Irfu des 30 cryomodules de la section haute énergie de l'accélérateur.
Première expérience de refroidissement réussie à seulement 2 degrés du zéro absolu
Les cryomodules servent à accélérer les protons. Ceux livrés par l'Irfu contiennent 4 cavités accélératrices supraconductrices intégrées dans un système cryogénique permettant de les maintenir à très basse température.. Chaque cryomodule pèse 5,5 tonnes pour 6,6 mètres de long et nécessite le travail de 12 personnes sur 9 semaines pour être assemblé.
Sur les 27 déjà installés sur le linac, 14 ont été réalisés par l'Irfu. Après 5 ans d'assemblages à Saclay et de tests de vérification à l'ESS, ils ont été installés dans le tunnel de l'accélérateur où ils ont connu leur tout premier essai de refroidissement à 2 kelvin (-271°C). L'expérience s'est très bien déroulée, les cryomodules restant très stables tout au long de l'essai, ce qui témoigne de la qualité de leur production.
Mis bout à bout, les 27 cryomodules forment un accélérateur supraconducteur de 180 mètres, capable de lancer des protons avec une énergie de 876 MeV et une puissance de 2 MW. Dans les années à venir, le CEA en fournira 16 autres, ce qui permettra aux protons d'atteindre 2 GeV pour 5 MW de puissance faisceau, un chiffre dix fois supérieur à ce qui se fait actuellement dans les installations au Japon et aux Etats-Unis. L'ESS présentera aussi l'avantage de fournir des résultats d'analyses dix fois plus rapidement que les meilleurs générateurs de neutron actuelles.