Au Barp, en Gironde, à une vingtaine de kilomètres au sud de Bordeaux, se cache l’un des instruments scientifiques les plus secrets et les plus impressionnants de France. Le Laser Mégajoule, abrégé LMJ, concentre l’énergie de 176 faisceaux laser sur une cible dont le diamètre ne dépasse pas quelques millimètres. L’objectif : reproduire en laboratoire les conditions extrêmes d’une arme nucléaire, sans jamais avoir à en faire exploser une. C’est le pari technologique sur lequel repose, depuis 2014, la crédibilité de la dissuasion française.

Sommaire

1. Pourquoi construire un tel monstre ?
2. 176 faisceaux pour une cible de quelques millimètres
3. PETAL : le faisceau qui radiographie l’explosion
4. Une machine militaire ouverte sur la science

Pourquoi construire un tel monstre ?

Le 29 janvier 1996, Jacques Chirac annonce la fin définitive des essais nucléaires par la France. Ce choix, aussi politique que stratégique, pose immédiatement une question vertigineuse : comment garantir que les armes françaises fonctionnent encore dans vingt, trente ou cinquante ans, si l’on ne peut plus les tester ? Le programme de simulation des essais est précisément destiné à garantir la fiabilité et la sûreté des armes de dissuasion nucléaire après l’arrêt définitif des essais. Le LMJ est la clé de voûte de ce dispositif.

Suite à la décision de Jacques Chirac d’arrêter définitivement les essais nucléaires, le choix du site d’implantation du Laser Mégajoule se porte sur le CESTA. Ce centre girondin présente un avantage géologique inattendu : ses graves permettent de filtrer naturellement les vibrations liées aux activités humaines, condition indispensable pour des expériences qui nécessitent une stabilité optique absolue. Même le sol de la Gironde participe à la précision du tir.

Le coût total de l’installation est estimé à 3,35 milliards d’euros. Une somme qui dit beaucoup sur ce que représente, pour la République française, la capacité de simuler ce qu’elle ne peut plus expérimenter à Mururoa.

176 faisceaux pour une cible de quelques millimètres

Une expérience de physique sur le Laser Mégajoule consiste à envoyer tout ou partie des 176 faisceaux laser sur une cible dont la très forte compression déclenche en son cœur des réactions de fusion nucléaire. La cible, elle, est minuscule. Il s’agit d’une capsule en plastique de quelques millimètres de diamètre contenant un mélange de deutérium et de tritium, dont la compression peut engendrer des réactions de fusion nucléaire. Pour donner une échelle : on parle d’un objet plus petit qu’un grain de raisin, bombardé par une énergie colossale en quelques nanosecondes.

L’objectif est d’étudier la matière dans des conditions de température et de pression extrêmes, comme celles rencontrées pendant le fonctionnement d’une arme nucléaire ou au cœur d’une étoile. Les deux phénomènes partagent en effet la même physique fondamentale : pression en gigabars, températures en millions de degrés. Le LMJ est conçu pour délivrer plus d’un mégajoule d’énergie laser sur ses cibles, les comprimant à environ 100 fois la densité du plomb. Cent fois la densité du plomb. Sur quelques millimètres cubes. En une fraction de seconde.

Le processus physique est d’une précision chirurgicale. Au début de l’expérience, les premières couches de matière de la cible sont chauffées par absorption de l’énergie du laser et deviennent rapidement un plasma, c’est-à-dire un mélange d’ions et d’électrons. Ce plasma génère alors une onde de choc vers l’intérieur, comprimant le combustible jusqu’au déclenchement de réactions de fusion. La technique consiste à convertir la lumière amplifiée par le laser en rayonnement X, par interaction laser-matière au sein d’une cavité, puis d’utiliser ce rayonnement pour comprimer une cible contenant quelques microgrammes de matériau fusible.

PETAL : le faisceau qui radiographie l’explosion

Mis en service fin 2014, le LMJ est exploité pour des applications défense au profit de la garantie de la sûreté et de la fiabilité des armes nucléaires. Depuis son couplage au laser de forte puissance PETAL en 2017, il est aussi mis à disposition de la communauté scientifique internationale. PETAL, pour Petawatt Aquitaine Laser, constitue un ajout d’une puissance hors normes. Couplé au LMJ, PETAL délivre une puissance de 1,2 pétawatt, soit 1,2 million de milliards de watts. Il s’agit d’un faisceau laser dont la puissance est 1 000 fois supérieure mais 1 000 fois plus brève que celle de chaque faisceau du LMJ.

À quoi sert concrètement cette puissance extrême ? Le couplage avec PETAL permet de générer des rayons X ou des particules qui radiographient l’implosion en temps réel et révèlent la dynamique des plasmas denses au moment critique. En clair : pendant que le LMJ écrase la cible, PETAL en prend une radiographie instantanée. Les chercheurs peuvent ainsi observer ce qui se passe à l’intérieur de l’implosion, valider leurs modèles numériques et affiner leur compréhension de la physique des armes.

En régime de croisière, le LMJ est dimensionné pour réaliser de 50 à 200 expériences par an, soit au maximum une par jour, ce qui correspond au rythme imposé par les besoins de la dissuasion et les contraintes de maintenance des optiques. Chaque tir mobilise des équipes pendant des jours, entre la fabrication de la cible, le réglage des 176 faisceaux et l’analyse des données.

Une machine militaire ouverte sur la science

En octobre 2019, la Direction des applications militaires du CEA a réalisé la première expérience de fusion nucléaire au Laser Mégajoule. Un jalon majeur, sept ans après la mise en service de l’installation, qui confirme que la France dispose désormais d’une capacité expérimentale autonome pour valider ses arsenaux sans recourir aux tirs réels.

La comparaison avec les États-Unis s’impose. Le LMJ est la plus grande installation de confinement inertiel par laser hors des États-Unis. Son équivalent américain, le National Ignition Facility (NIF) de Livermore en Californie, a franchi le cap de l’ignition nucléaire en 2022, produisant plus d’énergie que celle fournie par les lasers, une première mondiale. Les résultats obtenus aux États-Unis, avec l’ignition atteinte puis répétée, servent désormais de repères et accélèrent la feuille de route mondiale.

Le LMJ ne court pas après les mêmes objectifs que le NIF. Sa mission première reste la garantie des armes françaises. Mais l’ouverture académique, progressive depuis 2017, transforme peu à peu le site du Barp en plateforme de recherche internationale. En 2025, GenF, portée par le groupe Thales, a annoncé un programme de R&D sur la fusion par laser qui s’appuiera dès 2027 sur des campagnes menées sur le LMJ. Cette initiative marque une ouverture nouvelle vers le secteur privé. La physique des armes nucléaires et les ambitions de la fusion commerciale finissent par partager le même bâtiment, au milieu des pins landais.

Des chercheurs du CEA ont récemment déterminé un réglage du laser qui supprime quasiment les variations d’intensité et réduit de moitié les pertes d’énergie, améliorant sensiblement le rendement de chaque tir. Une optimisation qui illustre bien la logique de l’installation : chaque expérience coûte cher, dure peu et doit livrer un maximum d’information. On ne gaspille pas un mégajoule.

Sources : sortirdunucleaire.org | www-lmj.cea.fr