Le 29 novembre 2011 ont débuté les travaux de construction de plusieurs nouveaux bâtiments à l'ESRF de Grenoble (Isère). Ces extensions, livrées à l'été 2013, offriront de l'espace supplémentaire pour l'installation de nouveaux instruments scientifiques de très haute précision.
L'ESRF (European Synchrotron Radiation Facility) est un accélérateur de particule, inauguré en 1992, qui est devenu pleinement opérationnel en 1998. Après dix ans d'exploitation, un programme d'amélioration et d'agrandissement a été décidé afin de rendre l'outil expérimental toujours plus performant. L'entreprise Ginger Séchaud & Bossuyt a été retenue pour construire deux nouveaux halls d'expériences (pour une surface au sol de 4.500 m²) avec huit stations expérimentales, ainsi qu'un bâtiment de trois étages, contigu, qui offrira 4.000 m² de laboratoires et de bureaux. Une petite annexe « satellite » sera également construite un peu à l'écart, à 300 mètres de là, pour abriter une ligne de lumière encore plus longue.
La conception de la dalle de béton supportant les nouveaux halls d'expériences, nommés « Belledonne » et « Chartreuse » (en références aux massifs montagneux qui leur font face), a fait l'objet d'un soin extrême. En effet, pour atteindre le niveau de précision requis, les instruments scientifiques nécessitent une stabilité totale : les faisceaux de rayons X, de taille nanométrique, ne tolèrent pas de vibrations d'une amplitude excédent quelques micromètres. Aussi, la dalle sera-t-elle composée de plusieurs couches superposées, pour une épaisseur totale d'un mètre, permettant de limiter les phénomènes de retrait et de déformation. Des problèmes avaient été rencontrés avec la dalle du bâtiment principal, coulée en 1992, et qui présentait des défauts de tuilage et de fissuration, liés à sa trop faible épaisseur (20 cm). Des travaux de comblement des vides, à l'aide d'un coulis de remplissage, avaient été nécessaires. Gérard Paget, directeur Ingénierie bâtiment chez Ginger, insiste sur la qualité du partenariat entre tous les intervenants : « Il existe une motivation pour réussir ce projet de très haute précision et technicité. Il s'agit d'une aventure humaine, et d'une opportunité unique de travailler sur un chantier d'exception ».
Une stabilité physique et thermique
Les bâtiments d'expérience présenteront également des performances thermiques exceptionnelles, avec une stabilité requise tout au long de l'année, une gageure dans la cuvette grenobloise, habituée aux hivers rigoureux et aux étés caniculaires. « Les 60.000 m3 de volume climatisé verront leur température varier d'un demi degré au maximum, grâce à quatre centrales de traitement d'air dédiées. L'étanchéité à l'air des bâtiments sera poussée, tout comme la réduction de leur impact environnemental : les 6.000 m² de toitures seront végétalisés et les eaux de pluies seront traitées », précise Emmanuel Bruas, responsable du projet à la division Technique de l'ESRF.
Le budget total de l'opération, même s'il a été réduit - crise oblige - se montera à 31 millions d'euros (hors instruments scientifiques). Les travaux démarreront au cours du mois de décembre 2011 pour se terminer à l'été 2013. Le terrassement de 12.000 m3 de terre et la pose des fondations, entraîneront un arrêt de l'exploitation du synchrotron de quatre mois et demi. Puis, à partir du mois de mai 2012, la construction se poursuivra en site occupé, avec pour préoccupation majeure de ne pas impacter les travaux de recherche expérimentale ou fondamentale se déroulant dans le synchrotron, sur les lignes de lumière non concernées. Grâce aux travaux d'extension et d'amélioration, l'ESRF entend conserver encore longtemps son leadership dans le petit monde des accélérateurs de particules.
Qu'est ce qu'un synchrotron ?
L'ESRF est l'un des trois plus importants synchrotrons en fonctionnement dans le monde, avec l'APS américain et le Spring-8 japonais. Dans ce type d'accélérateur de particules, les électrons sont entraînés à très haute vitesse dans un anneau de plusieurs centaines de mètres de diamètre, afin de produire un rayonnement synchrotron. Ce faisceau d'une puissance de 6 GeV (giga-électronvolts), composé essentiellement de rayons X, est ensuite utilisé par les scientifiques pour observer la matière. Le synchrotron est donc un super-microscope permettant d'explorer la matière sous toutes ses formes : molécules biologiques (cristallographie de protéines), nanostructures et polymères (diffraction), composants électroniques, artefacts archéologiques (lithographie profonde), imagerie médicale… L'exploration approfondie des échantillons nécessite une connaissance de la structure de la matière, pouvant aller jusqu'à l'échelle des molécules voire des atomes.
C'est la longueur des « lignes de lumière », rayonnant autour de l'anneau de stockage, qui détermine la précision des observations : plus la distance entre l'échantillon et la source est grande, plus le faisceau est de qualité, focalisé uniformément sur une petite zone d'observation. Aujourd'hui, avec des lignes de lumière de 50 mètres de longueur environ, la précision est de l'ordre du micromètre (10-6 mètre soit 0,001 millimètre). Avec la construction des lignes de lumière ID16 et ID01 de respectivement 185 et 120 mètres de long, la définition descendra à environ 15 nanomètres (15.10-9 soit 0,000 015 mm).
L'ESRF est le premier synchrotron dans le monde en nombre d'utilisateurs (7.000 chercheurs, provenant des 19 pays qui financent le synchrotron, utilisent les installations expérimentales chaque année), en nombre de publications (1.800 par an dans les revues scientifiques) et en termes de qualité et de fiabilité (avec 98,5 %).
Les extensions
Le projet EX2 (Extension des halls Expérimentaux) est la partie bâtiment/infrastructure du plus vaste programme « Upgrade ». Le budget global de l'opération est de 31 M€ pour la construction de 12.700 m² SHON. Deux bâtiments expérimentaux abritant des lignes de lumière longues vont être accolés au bâtiment principal du synchrotron. Nommés « Chartreuse » et « Belledonne », ils seront complétés par un bâtiment de bureaux et de laboratoires R+2.
Bâtiment Bureaux et laboratoires
Le bâtiment abritant les bureaux et laboratoires fera 4.000 m² en trois étages. Il jouxte le bâtiment "Belledonne".
Bâtiment Chartreuse
Les noms des bâtiments évoquent les massifs montagneux qui entourent l'agglomération grenobloise. Une troisième extension nommée "Vercors" a été envisagée un temps, mais n'est plus d'actualité.
Bâtiment ID16
La ligne de lumière ID16 sera la plus longue du synchrotron avec 185 mètres. Elle permettra d'atteindre une précision de faisceau inégalée.
Plan masse
La localisation des extensions "Belledonne", "Chartreuse", "LOB" et "ID16" sur le plan masse de l'ESRF.
Plan en coupe
Les plans en coupe des extensions prévues.
Plan du bâtiment bureaux-laboratoires
Les plans du bâtiment (R+2) dédié aux bureaux et aux laboratoires.
Complexe dalle de béton
La dalle de béton, de type radier, des halls expérimentaux a fait l'objet d'un soin tout particulier : afin de respecter les critères de stabilité et éviter les phénomènes de retrait observés sur les dalles trop fines, réalisées en 1992, pas moins de 6 couches ont été jugées nécessaires. Au-dessus du sol compacté vont être disposées deux couches de grave-ciment, compactée par rouleau, d'épaisseurs 30 et 25 centimètres. Puis, une couche de 10 cm de béton de propreté sera coulée par-dessus. Une couche bitumineuse de 2 à 3 mm séparera ces couches de base grossières de la couche supérieure. Son but sera de faciliter le glissement horizontal au cours de la réaction chimique finale de prise : l'hydratation du ciment. Une couche de béton armé de 35 cm sera en effet coulée par-dessus. L'armature intégrée permettra de garder un aspect monolithique à la dalle.
La surface totale de la dalle radier est de 4.400 m².
Le premier coup de pioche
La cérémonie du premier coup de pioche en présence de Geneviève Fioraso, adjointe au maire de Grenoble.
Célébration
Le gateau en forme de synchrotron (avec ses extensions !) pour célébrer le lancement des travaux le 29 novembre 2011.
