Ecole Polytechnique

Place de la formation dans la politique scientifique de l’Université :

L'Ecole Polytechnique a vocation à former des responsables et dirigeants pour la haute administration et les entreprises nationales et internationales ; elle développe aussi une formation par la recherche en proposant des cursus qui permettent d'assurer des fonctions, aussi bien dans les institutions de recherches que dans tout le corps social et les entreprises, où l'esprit de recherche est conçu, non pas comme une vocation, mais comme une compétence particulière indispensable.

L’enseignement à l’école Polytechnique peut se décliner en Majeures et en termes de blocs d’ECTS et il est organisé en Master pour la structure globale. Pour ce qui concerne l’hydrodynamique, le département enseignement-recherche de Mécanique présente une offre de formation couvrant les besoins nécessaires à la pratique de la physique des plasmas thermonucléaires. Pour la physique des plasmas et l’électrodynamique classique (la physique macroscopique) les directeurs des laboratoires développant une activité en physique des plasmas : le Laboratoire de Physique et Technologie des Plasmas (JM Rax), le Laboratoire pour l’Utilisation des Lasers Intenses (F Amiranoff) et le Centre de Physique Théorique (P Mora) ont engagé une réflexion commune pour proposer une Majeure Plasma dans le cadre département enseignement-recherche de Physique.

Pour la deuxième année, le format sera une chaire industrielle d’enseignement et de recherche

"Ingénierie des Systèmes Energétiques Avancés, ITER" soutenu par EDF et AREVA. En effet, les décennies à venir seront caractérisées par un accroissement considérable de l’effort de recherche sur les problèmes de l’énergie afin d’offrir aux générations futures des solutions technologiques permettant de répondre aux nombreux problèmes créés par l’épuisement des ressources énergétiques fossiles et la dégradation de l’environnement. Cette échéance stratégique pointe vers la nécessité d’un repositionnement de l’énergétique au cœur de la culture scientifique et technique moderne telle qu’elle est définie au quotidien dans les enseignements de l’Ecole Polytechnique.

Afin de maintenir l'excellence de ses formations, d’explorer de nouveaux champs disciplinaires et d’amplifier son insertion dans le tissu universitaire national et international, l’Ecole Polytechnique souhaite créer plusieurs chaires d’enseignement et de recherche en partenariat avec des industriels.

L’objectif est de créer une chaire, qui, dans une première phase de cinq ans, sera exclusivement dédiée au vaste effort de formation initiale et par la recherche que nécessitera l’implantation du projet ITER en France. Tout en restant dédiée à l’ingénierie des systèmes energétiques avancés, la thématique spécifique de cette chaire sera redéfinie, de manière récurrente, tous les cinq ans, par un comité de pilotage ; un tel fonctionnement assurera l’excellence de la formation (i) en facilitant l’intégration dans les enseignement des acquis récents de la recherche et (ii) en permettant l’orientation des thématiques en adéquation avec l’évolution des problèmes énergétiques. Ainsi, cette chaire, pluridisciplinaire et trans-départements (physique, chimie, mécanique), pourra, dans le futur, au-delà du projet ITER, être dédiée aux autres thématiques majeures de l’énergétique : l’hydrogène, le nucléaire du futur, le solaire… tout en restant centrée sur l’ingénierie des systèmes energétiques avancés.

Les Objectifs de cette chaire Ingénierie des Systèmes Energétiques Avancés, ITER sont donc multiples : (i) participation au renouveau de l’énergétique à l’Ecole Polytechnique et à sa réintégration au sein de la culture générale des polytechniciens, (ii) création d’une formation de référence en physique et technologie des Tokamaks, (iii) participation spécifique à l’effort national de formation dans la perspective du projet ITER, et (iv) sur le moyen terme, au-delà du projet ITER, pérennisation d’une chaire, trans-départements, dédiées à l’enseignement et à la recherche sur les thématiques, physiques et technologiques, majeures du problème de l’énergie.

Pour des raisons historiques, en France, l’essentiel de l’effort de recherche en physique et technologie des Tokamaks est actuellement concentré au CEA-DRFC. Ainsi, aucune université parisienne ne possède de laboratoire développant des programmes de recherche sur ces thématiques ; en Ile de France, l’Ecole Polytechnique, dans le cadre des programmes de recherche du LPTP et CPhT, est l’unique établissement ayant développé et maintenu des programmes de recherche sur la physique et la technologie des Tokamaks ; elle constitue donc le lieu naturel pour construire une telle structure de formation. Dans une première phase, l’équipe résidente responsable de cette chaire sera donc l’équipe Tokamak du Laboratoire de Physique et Technologie des Plasmas.

Liste des laboratoires d’appui :

Unité (Sigle) Label Tutelles Laboratoire de Physique et Technologie Des Plasmas (LPTP) UMR 7648

CNRS-X

Centre de PHysique Théorique (CPHT) UMR 7644

CNRS-X Laboratoire d'Utilisation des Lasers Intenses (LULI) UMR 7605

CEA-CNRS-Paris-VI-X

Laboratoire d'optique appliquée (LOA) UMR 7639

CNRS-ENSTA-X Autres formes d’environnement recherche :

Description des laboratoires :

L'activité du Laboratoire de Physique et Technologie des Plasmas (LPTP) est centrée sur la physique des plasmas et plus particulièrement sur la physique et la technologie des plasmas magnétisés de laboratoire : décharge ECR, confinement magnétique, turbulence, Tokamak, Z pinch, magnétohydrodynamique, décharge inductive et capacitive, propulseur plasma, effet Hall, isolement magnétique, stockage inductif.

Les activités du laboratoire s'appuient sur des moyens expérimentaux mi-lourds situés au laboratoire, des grands instruments extérieurs et sur le calcul scientifique pour la modélisation des expériences.

La transversalité entre les différents thèmes est une source de richesse unique au niveau méthodologique et permet la mise en commun de moyens techniques au niveau expérimental et numérique. Le laboratoire, qui a su établir et maintenir une double culture plasmas chauds et plasmas froids, participe activement a l'émergence et au développement de ces nouvelles directions de la physique des plasmas a travers les trois thèmes majeurs de recherche: Instabilités transport et turbulence en Tokamak, Plasmas radiofréquence en gaz moléculaires, Plasmas magnétisés a haute densité d'énergie, Plasmas et environnement.

Le Centre de Physique Théorique (CPHT) de l'Ecole polytechnique regroupe des chercheurs dont l'activité est consacrée à l'élaboration de théories physiques nouvelles dans des directions très variées, touchant aux interactions fondamentales, à la physique des particules, à la physique mathématique, à la physique de la matière condensée et à la physique des plasmas. En physique des plasmas et en particulier des plasmas de fusion contrôlée, le CPHT a apporté des contributions essentielles tout au long des 30 à 40 dernières années. Actuellement, deux équipes de recherche sont concernées par la présente demande:

Les activités de l'équipe "Plasmas magnétisés" concernent la physique et la modélisation numérique des plasmas naturels et de laboratoire. Les études récentes portent plus particulièrement sur le comportement magnétohydrodynamique d'un plasma de tokamak représentatif d'ITER. Le laboratoire a développé depuis 1998 le code fluide XTOR, qui est capable de simuler presque tout le comportement magnétohydrodynamique d'un tokamak.

Les activités de l'équipe "Interaction Laser-Plasma" s'inscrivent principalement dans le contexte de la fusion contrôlée par confinement inertiel. Elles se classent par une distinction des durées d'impulsion laser en «nanoseconde» et «ultra-courtes» (sub-picoseconde). Dans le domaine des impulsions laser

«nanoseconde» et dans le contexte du laser Megajoule de Bordeaux, l'équipe développe la modélisation multidimensionnelle des instabilités de diffusion Brillouin et Raman stimulée et de filamentation, dont le contrôle et la limitation s'avèrent si capitaux pour le fonctionnement des cibles. Dans le domaine des impulsions ultra-courtes, l'équipe étudie le concept de l'allumeur rapide des cibles de fusion inertielle, en particulier à l'aide de codes du type «particle-in-cell», ainsi que les schémas d'accélération laser de particules chargées (électrons, protons, etc.).

Laboratoire pour l’Utilisation des Lasers Intenses (LULI)

Ce laboratoire en cotutelle avec Paris VI a été présentée dans la section ci-dessus concernant l'université

Les thèmes de recherche du Laboratoire d'Optique Appliquée (LOA) couvrent un large spectre scientifique centré sur les impulsions lumineuses ultra intenses et ultracourtes produites par des lasers femtosecondes (1 femtoseconde = 10^-15s). Cela concerne à la fois le développement de nouvelles sources et leur utilisation pour étudier des phénomènes à ultra-haute intensité. Grâce à une durée d'impulsion très courte, des intensités de 100 TW (10¹⁴W) sont obtenues tout en conservant un taux de répétition élevé (10 Hz ou plus), très utile pour la recherche appliquée.

La science ultra-rapide est l'un des domaines les plus excitant et prometteur dans les sciences et l'industrie actuellement. Cela recouvre de nombreuses disciplines depuis la physique nucléaire jusqu'à l'imagerie médicale. Le LOA est aussi spécialisé dans les radiations produites par laser telles que les sources VUV, les rayons X cohérents ou incohérents, les rayons gamma, les faisceaux d'électrons de haute énergie (jusqu'à 200 MeV), des paquets de neutrons pulsés, des faisceaux de protons accélérés pour l'hadronthérapie, ... La production de ces radiations est étudiée dans le cadre de l'interaction laser-matière à haut flux. Elles sont utilisées au cours d'expériences de type pompe-sonde, par exemple pour la diffraction X résolues en temps pour l'étude des déplacements atomiques avec des résolutions temporelles ultimes.