Les techniques de diffusion neutronique permettent de sonder à des échelles extrêmement larges, de taille, jusqu’à des dimensions sub-atomiques, et d’énergies, jusqu’au nano electron-volt (voir Figure).

Cependant, les sources de neutrons sont peu lumineuses. Lorsque des flux importants de neutrons sont nécessaires, il faut actuellement recourir à des infrastructures de grandes tailles tels que des réacteurs de recherche ou des sources à spallation. Ces installations produisent de très grandes quantités de neutrons (jusqu’à 10¹⁸ neutrons par seconde) dont seule une fraction infinitésimale est effectivement utilisée pour générer les faisceaux utiles. Cela est lié au fait que les neutrons sont produits au sein du combustible ou de la cible dans des volumes importants et émis dans des directions aléatoires.

Depuis quelques années, plusieurs instituts dont l’IRAMIS, modélisent les performances ultimes d’une source de neutrons dont on pourrait réduire la taille à un volume de l’ordre de 1 litre (partie cible + modérateur). Ce volume est à comparer à un volume typique de l’ordre du mètre cube dans un réacteur de recherche. La réduction du volume source permettrait de largement augmenter la brillance des sources de neutrons. Les modélisations numériques de ces sources compactes pointent vers des performances potentielles équivalentes à celle d’un réacteur de recherche ou d’une source à spallation de puissance moyenne.

Ces travaux permettent d’envisager la construction d’une 3^ème génération de sources de neutrons (après les réacteurs de recherche dans les années 1950 et les sources à spallation dans les années 1970), que l'on dénomme "HiCANS", pour "High-Current Accelerator – driven Neutrons Sources". Ces sources utiliseraient les développements récents dans le domaine des accélérateurs de protons à basse énergie (quelques dizaines de MeV) qui peuvent maintenant opérer à des courants de protons de l’ordre de 100 m. Par diffusion sur une cible, ces protons sont partiellement convertis en neutrons, qui sont ensuite modérés en énergie (i.e. leur longueur d'onde) selon l'expérience souhaitée. A ces avancées s'ajoutent d'autres développements sur la meilleure compréhension des phénomènes de modération des neutrons et les nouvelles techniques d’instrumentation neutronique qui maximisent l’utilisation des neutrons.

Ces sources ne visent pas à obtenir des performances ultimes mais à construire des sources "accessibles" à l’échelle d’un pays, et qui ne recourent ni à la construction de réacteurs nucléaires coûteux, ni à la construction d’accélérateurs à haute énergie.

Cette proposition technologique a conduit à des réflexions dans différentes instances [1]. La DRF a engagé un programme de R&D sur le sujet depuis plusieurs années, en particulier autour de la plate-forme PHI-Neutrons [2].  Ces travaux ont conduit à la rédaction d’un livre blanc sur la proposition de construction d’une nouvelle source de diffusion neutronique française, ICONE, qui utiliserait la technologie des HiCANS [3]. Le CEA et le CNRS ont lancé cette année la rédaction d’un Avant-Projet Détaillé autour de ce projet. Cette installation aurait pour vocation de servir la communauté française des utilisateurs des techniques neutroniques, forte d’un millier de chercheurs environ répartis sur plus de 300 laboratoires français.