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Quels travaux de génie civil pour le LHC à haute luminosité ?

Les nouveaux équipements du LHC à haute luminosité nécessitent la construction de nouvelles grandes structures de génie civil sur les sites de l’expérience ATLAS à Meyrin, en Suisse (point 1 du LHC), et de l’expérience CMS à Cessy, en France (point 5 du LHC).

Sur chaque site, les constructions souterraines consistent en :

• un puits vertical d’environ 80 mètres de profondeur et 10 mètres de diamètre ;
• une caverne de service souterraine de 46 mètres de long et de 16 mètres de diamètre, qui abritera notamment les équipements de cryogénie, de refroidissement et de ventilation ;
• une galerie de 300 mètres de long pour les équipements et les infrastructures de l’accélérateur, notamment les convertisseurs de puissance, les systèmes de protection, les coffrets de distribution d’électricité, les systèmes d'instrumentation de faisceau et les systèmes de contrôle-commande de l'accélérateur ;
• quatre galeries d’environ 50 mètres de long reliant les nouveaux ouvrages d’art au tunnel de l’accélérateur LHC. Elles abriteront des équipements spécifiques, comme les équipements de radiofréquence pour les cavités-crabe, les liaisons supraconductrices et les lignes de distribution cryogénique.

Le raccordement au tunnel du LHC se fera par 12 tubes verticaux de 7 mètres de profondeur et 1 mètre de diamètre situés à l'extrémité des galeries de raccordement, au nombre de six de chaque côté du point d'interaction. Ces galeries seront percées ultérieurement et achevées pendant le troisième long arrêt (2026–2028).

Sur chaque site, la structure en surface comprend cinq nouveaux bâtiments, représentant une surface totale de 2 800 m². Ces bâtiments abriteront les équipements de refroidissement et de ventilation, les équipements cryogéniques, ainsi que les équipements électriques qui alimenteront les nouveaux équipements pour l'accélérateur installés en souterrain.

Qui a effectué les travaux ?

Le projet de génie civil pour le HL-LHC reposait sur quatre contrats principaux : deux contrats pour des services de conseil portant sur la conception et l'administration des travaux de construction, le premier passé avec SETEC–CSD–ROCKSOIL (ORIGIN) pour le point 1, le deuxième avec LOMBARDI–ARTELIA–PINI (LAP) pour le point 5 ; deux contrats pour la construction des structures en souterrain et en surface, le premier passé avec MARTI TUNNELBAU - MARTI ÖSTERREICH - MARTI DEUTSCHLAND (JVMM) pour le point 1, et le deuxième avec IMPLENIA SCHWEIZ - BARESEL - IMPLENIA CONSTRUCTION (CIB) pour le point 5. Ces groupements ont employé chacun jusqu’à 70 personnes sur chaque site pendant les pics d’activité.

Quel a été le calendrier des travaux ?

Les travaux de génie civil pour le HL-LHC ont débuté en mai 2018 et ont duré environ cinq ans. Tous les travaux prévus en souterrain et en surface ont été achevés en septembre 2022 au point 1, et en décembre 2022 au point 5.

Qu'est-il advenu des matériaux d’excavation ?

Au total, 92 000 m³ de terre ont été excavés pour réaliser les structures souterraines sur les deux sites. Les matériaux d’excavation ont été analysés en surface pour en vérifier la qualité ; les sols pollués aux hydrocarbures ont été gérés en conséquence. À Meyrin, une grande partie des matériaux d’excavation ont été revalorisés sur le site afin de créer une plateforme sur laquelle les bâtiments de surface ont été érigés. Le reste a été acheminé vers un centre de valorisation. À Cessy, pratiquement tous les matériaux d’excavation ont été évacués vers des installations de stockage de déchets inertes situées à moins de 20 km du chantier, de manière à limiter la distance de transport. Sur les deux sites, les matériaux terreux ont été réutilisés pour les aménagements paysagers.

Quel a été l’impact des travaux sur l’environnement ?

Les contrats passés avec les deux groupements de génie civil ont imposé des contraintes environnementales, et notamment le recours à des spécialistes chargés du suivi des problématiques environnementales du chantier.

• Le bruit

Les bruits générés par le chantier ont été limités, dans le respect des réglementations de la France et de la Suisse. Un système acoustique a surveillé les niveaux sonores à différents moments. Des mesures ont été prises pour limiter le bruit, comme la construction d’un bâtiment provisoire, avec l'installation de parois anti-bruit au-dessus de chaque puits pour réduire le plus possible les nuisances sonores générées par les travaux d’excavation, ou encore l’installation de silencieux sur les systèmes de ventilation pour les travaux souterrains. Les travaux en surface ont eu lieu exclusivement pendant les jours ouvrés, en journée.

• Pollution lumineuse

Pour limiter la pollution lumineuse au point 5, il a été décider de restreindre le plus possible l'éclairage du chantier la nuit, sans nuire à la sécurité des personnes y travaillant.

• L'air

La libération de poussière dans l’air durant les travaux est encadrée par les réglementations des États hôtes. Des mesures ont été mises en place, comme un système de lavage des roues des camions sortant des sites, une limitation de la vitesse des véhicules et un système d’arrosage par temps sec.

• L'eau

Un plan de gestion des eaux de chantier a été mis en place pour éviter toute pollution. Les eaux pluviales ont été isolées le plus possible des zones d’excavation. Une station de traitement des eaux a été installée sur chaque site pour traiter toutes les eaux en provenance du chantier avant rejet. Un suivi de la qualité de l’eau a été mis en place.

Y aura-t-il un impact à long terme sur l’environnement ?

• La circulation

Les travaux étant désormais terminés, le chemin piétonnier à Meyrin reliant le complexe sportif de Maisonnex au chemin de la Berne a été rouvert, le tracé ayant été modifié pour contourner les nouveaux bâtiments. Le tracé du chemin piétonnier à Cessy est resté inchangé.

• Les espaces verts

Les deux sites ont fait l'objet d'un aménagement paysager avec la plantation d’une vingtaine d’espèces locales d’arbres.

• Le bruit

Une étude acoustique des futures installations a été réalisée et intégrée aux permis de construire. Les émissions sonores restent en-dessous des limites légales. Tous les nouveaux équipements du LHC à haute luminosité seront installés, soit dans des bâtiments de surface avec une isolation acoustique, soit en souterrain.

• L’eau

À Meyrin, un nouveau bassin de rétention d’eau a été installé pour réguler le rejet des eaux pluviales dans le cours d’eau le Nant d’Avril. Une nouvelle station de surveillance a été mise en service (le CERN compte 27 stations de surveillance de l’eau sur ses sites et à leurs abords). Un bassin similaire existe déjà à Cessy pour réguler les effluents relâchés dans l’Oudar. À Cessy, deux nappes phréatiques sont situées sous le site de l’expérience. Le chantier n'a traversé que la nappe superficielle : une paroi circulaire étanche a été mise en place sur 15 mètres de profondeur, de manière à isoler la nappe et pouvoir creuser à l’intérieur. La nappe la plus profonde n'a pas été traversée par les travaux.

Quelle sera la consommation d'énergie du LHC à haute luminosité ?

Les nouveaux équipements du HL-LHC nécessiteront une puissance électrique totale de 17 MW. En période d'exploitation, la consommation d'électricité du CERN augmentera d'environ 9 %.