Master Sciences de la fusion
Introduction
Avec la construction du Laser Mégajoule à Bordeaux (LMJ) et du tokamak ITER sur son territoire, la France est appelée à devenir un centre de référence mondiale en sciences de la fusion thermonucléaire, qu'elle soit par confinement inertiel (LMJ) ou par confinement magnétique (ITER). Elle va ainsi participer activement à cet effort planétaire qui vise à s'approcher des conditions du soleil pour à la fois mieux comprendre les plasmas chauds et mieux les maîtriser en vue d'une source d'énergie durable.
Les recherches associées à l'exploitation scientifique de ces deux équipements de niveau international nécessite le développement d’une communauté scientifique hautement compétente et suffisamment large, formée au niveau Master et Doctorat. La spécialité de master "Sciences de la fusion" vise à préparer, de manière cohérente et lisible, des scientifiques et ingénieurs de haut niveau (de 35 à 50 par an), français et étrangers, notamment européens, à l’exploitation scientifique et technique de ces grands équipements ou de leurs équivalents de par le monde (dont le projet européen de grand laser HIPER). Les domaines concernés relèvent d'abord de la physique des plasmas, qui seront le siège des réactions thermonucléaires, mais aussi de la physique et de la technologie du confinement et du chauffage de ces plasmas, des matériaux de structure, du magnétisme cryogénique, de la robotique, des diagnostics expérimentaux et des méthodes de simulation numérique. Ce master s'inscrit dans une fédération "formation aux sciences de la fusion" créée en mai 2006 pour constituer un point d’entrée pour des échanges d’étudiants et de professeurs avec les partenaires de ces grands équipements.
Organisation de l'enseignement
La spécialité de master se structure en trois parcours de deux types différents :
- Parcours « Recherche » dont l’objectif est de former de futurs doctorants ou ingénieurs de recherche hautement qualifiés dans leur spécialité, en vue de leur intégration dans les organismes nationaux ainsi que le réseau international des laboratoires impliqués dans le domaine de la fusion et des disciplines connexes. Les trois parcours sont concernés : Fusion par Confinement Magnétique (FCM), Fusion par Confinement Inertiel (FCI), Physique et Technologies de la fusion (PTF). Des liens importants sont tissés entre ces parcours et les écoles doctorales aptes à proposer et soutenir des sujets de thèse intéressant la fusion.
- Parcours « Professionnel » dont l’objectif est de former de futurs ingénieurs avec une solide expertise en technologie doublée de compétences en physique des plasmas de fusion. Le but est de préparer les étudiants à une intégration dans l'industrie et dans les organismes de recherche au niveau ingénieur. Un parcours est concerné : Physique et Technologies de la fusion (PTF).
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 permettent-elles aux étudiants de travailler directement dans le domaine de la fusion, mais aussi leur ouvrent-elles d'autres débouchés professionnels dans les domaines technologiques rencontrés dans les grands projets.
Contenu
La fédération est fondée sur une forte logique de site marquée par le regroupement périodique des étudiants autour des grands instruments de recherche, à Cadarache et à Bordeaux et par la participation à l’enseignement des chercheurs associés à ces recherches.
La spécialité s'appuie sur six mois d'enseignement et six mois de stage. L'enseignement a lieu sur chacun des quatre sites, excepté sur deux périodes où l'ensemble des étudiants se retrouve deux fois à proximité des grands équipements de fusion : en début d'année universitaire puis en février où la promotion se répartit en fonction des parcours suivis.
L'enseignement se structure en 9 à 12 unités d'enseignement, pour un total de 320 h environ par parcours. En plus de deux UE de tronc commun enseignées sur un mois et demi, ces UE sont :
- en propre au parcours FCM : Equilibre et stabilité magnétohydrodynamique, Turbulence et chauffage, Contrôle des particules et dépôt de puissance, Interaction plasma-paroi
- en propre au parcours FCI : Physique atomique, Plasmas denses, Interaction laser-plasma à haut flux, Hydrodynamique et instabilités, Interaction à ultra-haute intensité, Astrophysique
- en propre au parcours PTF : Matériaux sous haut flux thermique et forte irradiation neutronique, Vide, cryogénie, et supraconducteurs, Source de puissance et hautes puissances pulsées, Diagnostic et instrumentation
- mutualisé entre FCM et FCI : Rayonnement des plasmas hors équilibre, Méthodes numériques, Conversion d'énergie
- mutualisé entre FCM et PTF : Physique et technologie avancée des tokamaks
- mutualisé entre FCI et PTF : Lasers de haute énergie et de puissance
Les étudiants terminent leur année d'études avec un stage. Ces stages se déroulent en milieu industriel ou dans un laboratoire de recherche en fonction du parcours de l'étudiant. D'une durée de 5 à 6 mois, il a lieu aussi bien en France qu'à l'étranger. La soutenance a lieu devant un jury national unique en septembre.
Partenaires
Ce Master s'appuie sur une habilitation nationale (quatre sites Marseille, Bordeaux, Nancy et Ile de France) représentés par onze établissements, dont trois sur le plateau de Saclay :
- Ecole Polytechnique
- Université Paris 11
- INSTN.
A ajouter quatre écoles actuellement associées
Au total ce sont donc sept établissements du plateau Saclay qui sont concernés par cette spécialité. Ce master est également soutenu par l'institue laser-plasma (ILP) et la fédération de recherche de fusion magnétique-Iter.
Chiffres
Plus d'une centaine d'enseignants interviennent sur l'ensemble des quatre sites. Pour la plupart, ils sont universitaires, chercheurs du CEA et du CNRS ; des chercheurs de l'ONERA et des ingénieurs des grands groupes y enseignent également. Depuis son année d'ouverture en 2006, ce master a formé plus de 100 étudiants dont un tiers en double cursus école d'ingénieur - master. Environ deux tiers d'une promotion continue en thèse tandis que l'autre tiers a une activité de type ingénieur.
