L'arrêt du réacteur Orphée à Saclay a conduit l'Irfu à développer des sources compactes de neutrons, utilisant l'accélérateur de protons IPHI (Injecteur de protons à haute intensité) et un convertisseur proton-neutron pouvant potentiellement produire quelque 1013 neutrons par seconde.
Le projet SATELIT (SAclay Target with LIThium) vise à produire des neutrons avec une cible liquide en lithium. Par rapport à une cible solide en béryllium, ce choix présente plusieurs avantages.
- Il permet de produire cinq fois plus de neutrons.
- Il préserve la cible de dégradations mécaniques.
- Il transporte efficacement la puissance thermique du faisceau de protons (10 kW) jusqu'à un échangeur de chaleur.
Une pompe électromagnétique fait circuler du lithium liquide dans une boucle (connectée à un réservoir contenant 10 kg de lithium) jusqu'à une buse où le lithium est exposé au faisceau de protons.
Plusieurs défis techniques ont dû être relevés.
- Le lithium liquide réagit chimiquement avec l'eau, l'oxygène et l'azote – certes moins violemment que le sodium ou le potassium. Il doit donc être installé dans une enceinte remplie d'argon et faire l'objet d'une surveillance incendie spécifique.
- Certains matériaux comme l'aluminium sont donc proscrits. Seul des aciers inoxydables sont utilisés dans la boucle, y compris pour les joints situés dans les brides.
Avec la circulation opérationnelle pendant trois heures de la boucle de lithium liquide, en octobre 2021, la première phase du projet SATELIT a été accomplie avec succès. Il reste à caractériser l'instrumentation (pompe électromagnétique, débitmètres, etc.), les dépôts de vapeur de Li et les premiers effets éventuels de corrosion.
La boucle sera ensuite implantée auprès de l'accélérateur IPHI pour les premiers tests de production de neutrons d'ici fin 2022.