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Dossier

Étude préalable à la restauration d'un objet technico-scientifique contemporain

Le générateur Cockcroft-Walton de l’Institut de Physique Nucléaire de Lyon
Rémy Geindreau

Abstracts

The Cockcroft-Walton Generator which powered with high voltage a particle accelerator, must be restored and presented on the campus of Lyon 1 University. How to approach its composite materiality and its gigantic size? The methods of an ethnologist as well as of a technologist are both necessary to carry out this survey which aims at best integrating the rupture between its past modes of existence and its patrimonial destiny.

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Je tiens à rendre hommage au philosophe Jean-Pierre Cometti qui vient de nous quitter ; il dirigea nos travaux avec esprit, éloquence et érudition. Je gage que son essai paru en février chez Gallimard, Conserver/Restaurer. L'œuvre d'art à l'époque de sa préservation technique, rendra ses pensées vivantes et profitables pour tous et pour longtemps.

  • 1  LATOUR, B., Enquête sur les modes d’existence, Une anthropologie des modernes, Paris, La Découvert (...)

« On ne trouvera jamais le mode d’existence dans l’objet lui-même puisqu’il faut toujours chercher à côté de lui : d’abord, entre lui-même et le mouvement encore énigmatique dont il n’est que le sillage ; ensuite à l’intérieur de lui-même, entre chacun des composants dont il n’est que l’assemblage momentané. [...] Et même si on oublie le technique pour laisser la chose créée vivre sa vie, dès qu’il faudra l’entretenir, la restaurer, la réviser, la reprendre, il faudra d’autres astuces et invoquer encore une fois sur elle l’esprit de la technique pour la maintenir dans l’être. »1 Bruno Latour, 2012.

Introduction

  • 2  PESTRE, D., “Les physiciens dans les sociétés occidentales de l’après-guerre. Une mutation des pra (...)

1Le générateur Cockcroft-Walton, marqueur et emblème des révolutions scientifiques du XXème siècle2, alimentait en haute tension (1,2 million de Volts) différents accélérateurs de particules. Ce multiplicateur et redresseur de tension qui se trouvait à l’Institut de Physique Nucléaire de Lyon (INPL) est destiné à être valorisé, restauré et exposé sur le campus de l’Université Lyon 1 selon un protocole en cours d’élaboration.

  • 3  GEINDREAU, R., "Contribution de la conservation-restauration au destin patrimonial d’un générateur (...)

2Commandé par le physicien français Jean Thibaud à la société Haefely au lendemain de la seconde Guerre Mondiale, il a été utilisé au Centre de Perfectionnement en Physique Nucléaire (CPPN) de la caserne de la Vitriolerie puis à l’IPNL. Supplanté par des accélérateurs de particules plus performants, il a été démonté à la fin des années 1990 et est actuellement entreposé en pièces détachées (plus de 90 éléments) dans un laboratoire toujours en activité de l’IPNL. Le mémoire réalisé3 propose une étude de faisabilité pour remonter et restaurer cet objet du patrimoine scientifique contemporain.

3Comment transmettre un instrument monumental ? Comment établir un nouveau mode de fonctionnement soucieux des fonctions passées de l’objet ? Répondre à ces questions exige d’une part, de retracer la chaîne opératoire du générateur, de sa fabrication à son obsolescence et d’autre part, de proposer des solutions de restauration adaptées à l’identité multiforme d'un tel objet.

Fig. 1 Le générateur Cockcroft-Walton en 1953 

Fig. 1 Le générateur Cockcroft-Walton en 1953 

Brochure du fabricant « Haefely » avec le générateur Cockcroft-Walton lors de son premier montage au CPPN du Fort de la Vitriolerie de Lyon.

Crédit : Haefely.

Fig. 2 Le générateur Cockcroft-Walton en 2013 

Fig. 2 Le générateur Cockcroft-Walton en 2013 

Les pièces détachées du générateur (pare-effluves, résistances, condensateurs…) dans le bâtiment « Haefely » de l’IPNL.

Crédit : Geindreau, R., IPNL, 2013.

Méthodologie d’approche d’un vestige de la « Big Science »

  • 4  CUENCA, C., BALLE, C., THOULOUZE, D. (dir.), Patrimoine scientifique et technique. Un projet conte (...)

4L’intérêt pour le patrimoine technique et scientifique du XXème siècle est récent, tant l’idée de progrès scientifique semblait antinomique avec celle de patrimoine. Nombre de machines, d'appareillages, de documents ont été détruits. Ce n’est que depuis une dizaine d'années seulement que les laboratoires mettent en place des protocoles de conservation des témoins matériels de leurs recherches passées4. Le générateur Cockcroft-Walton, typique de la “big science”– lorsque, après 1945, l’industrie, la politique, le militaire, l’ingénierie s’allient pour que les laboratoires se dotent d’instruments de plus grande échelle –  est, de part son histoire, sa technique, sa relative rareté et son esthétique, sujet à une volonté de conservation. Ce sursaut mémoriel est concomitant au risque de destruction du générateur lors de son arrêt fonctionnel.

  • 5  BRENNI, P., « Un siècle d’instruments. La transformation des appareils scientifique et leur utilis (...)
  • 6  Philippe Tomsin propose une synthèse détaillée des problèmes auxquels peut être confronté le resta (...)

5Cependant, l’élargissement du champ d’action du conservateur-restaurateur à la mesure de cette inflation patrimoniale, ne se fait pas sans heurt. En effet, le générateur Cockcroft-Walton, en ce qu’il est représentatif des mutations de l’instrumentation scientifique de la seconde moitié du XXème siècle5, pose de nombreux défis à qui veut le préserver. Ses grandes dimensions (6x6,5x7 mètres), son poids (estimé à 6 tonnes), son état et lieu de conservation, sa documentation lacunaire et disséminée, ses matériaux récents et composites, ses usages, son caractère contemporain et toujours inscrit dans la communauté qui l’a produit, son statut, rendent difficile une conservation optimale6. En outre, le générateur ne se donne pas d’emblée comme compréhensible et peut même apparaître récalcitrant tant la culture technique fait défaut et tant la recherche scientifique telle qu'elle se pratique demeure sibylline hors des laboratoires.

Réparer ou restaurer ?

  • 7  Ce dilemme est explicité dans les articles suivants (entre autres) : BRENNI, P., « Restoration or (...)
  • 8  Notons tout de même que cette finalité n’est pas singulière aux objets techniques, ils la partagen (...)

6La restauration des objets techniques reste un domaine à construire. On distingue néanmoins deux principaux courants7. L’un prône un retour à leur état d’usage (la remise en marche des machines notamment, souvent réalisée par les ex-usagers des objets ou du personnel non formé à la conservation-restauration), puisque c’est précisément cette fonctionnalité qui les différencie des autres biens culturels8. L’autre, plus en adéquation avec la déontologie de la conservation-restauration, préconise de rester fidèle à l’instance historique (stabilisation sans mise en fonction). Ces deux approches possèdent le défaut notable de réduire l'objet ou bien à une fonction (avec les détériorations que cela suppose) ou à une histoire.

7La mise en fonction du générateur Cockcroft-Walton est aujourd'hui possible mais les contraintes techniques et sécuritaires sont nombreuses. De plus, sa remise en marche n’aurait que peu d’impact sur le visiteur puisque le passage du courant électrique dans le générateur est, par nature, invisible. De surcroît, l’instrument avait plutôt un mode d’existence dysfonctionnel : de nombreuses imperfections techniques se sont multipliées, d’où les pannes, les changements de pièces et les réparations. La technique étant évolutive, elle s'accorde mal avec une fonction unique présumée authentique qu'il faudrait recouvrer par l'acte de restauration ; de la même façon qu’elle est incompatible avec une stabilisation de l’objet tel que le temps nous l’a légué.

Pallier la rupture d'usage

  • 9  Bénédicte Rolland-Villemot distingue 4 approches de restauration des objets techniques, différenci (...)

8Une troisième voie entre ces deux courants parait préférable. Nous proposons, pour le générateur, de tendre vers une approche globalisante9 tenant compte de l’ensemble de ses aspects.

  • 10  Simondon nous dit qu'« il y a quelque chose d’éternel dans un schème technique… et c’est cette qua (...)

9Compte tenu qu’un objet technique patrimonial se définit par une rupture d’usage, l’attention doit être portée sur la transmission des savoirs (des « savoirs concevoir et utiliser » au « savoir transmettre ») plutôt que sur des problèmes, plus restrictifs, liés aux seules techniques de restauration. Quoique les objets techniques n’aient pas été conçus pour durer au delà de leur fonctionnement initial, « l’esprit de la technique » évoqué en exergue de cet article, le schème10 du générateur (être un médiateur dans la chaîne d’instruments et d’hommes menant aux faits scientifiques) doit être transmué dans un autre contexte.

  • 11  J’emprunte la notion de compatibilité de la restauration à la fonction d’origine de l’objet à l’ar (...)
  • 12  ASHTON, J., HALLAM, D., « The Conservation of functional objects - an ethical dilemma », dans AICC (...)

10Par exemple, chaque solution de restauration doit être éprouvée en vérifiant sa compatibilité avec le potentiel utilitaire de l’objet11 ainsi qu’avec les nouvelles exigences patrimoniales. En ce sens, la méthode est proche d’une maintenance12. Le choix d’un état de référence pour le remontage, les solutions de nettoyage, le retrait ou non de l’huile, les possibilités de monstration peuvent ainsi être déterminées.

Alliances disciplinaires

  • 13  Cette étude a été menée en collaboration avec : Jean-Paul Martin, physicien CNRS/IPNL ; Séverine D (...)

11De la même façon que l’utilisation du générateur Cockcroft-Walton dans le laboratoire exigeait un réseau de spécialistes, sa préservation appelle différents savoirs théoriques et pratiques qui dépassent largement le seul domaine de compétences du conservateur-restaurateur. C’est pourquoi, gravite aujourd’hui autour du générateur une somme de spécialistes dont les apports respectifs sont à la fois cumulables (pluri-) et destinés à se confondre (inter-) : historiens des sciences, ex-usagers, physiciens, techniciens, ingénieurs, conservateurs-restaurateurs, chimistes, archivistes, chargés de communication13...

Enquête sur le milieu associé à l’objet

12Le générateur est aujourd’hui un fragment d’un dispositif technique plus vaste. La prise en compte cette connexion de l’objet avec son environnement proche et lointain est un préambule indispensable au travail de conservation-restauration. Cette étape est rendue difficile par la dissémination de la documentation et la relative complexité des finalités de l’objet ; d’où le recours aux sciences sociales d’une part, et à l’histoire des sciences et des techniques d’autre part.

Le recours aux sciences sociales

  • 14  AKRICH, M., “Comment décrire les objets techniques”, dans Techniques et Culture, n°9, 1987, p.49-6 (...)

13Les séparations entre objets techniques et objets ethnographiques sont fausses et infondées car les seconds sont compris dans les premiers. Un générateur Cockcroft-Walton est bien significatif d’une ethnie puisqu’il s’inscrit dans une culture, dans des modes d’actions, dans des institutions singulières à une société. Les méthodes développées en conservation-restauration des artefacts dit « exotiques » sont ainsi exportables aux objets techniques occidentaux. L’enquête de terrain (interviews de témoin) et l’effort de documentation (publications scientifiques, journaux et rapports d’activité, inscriptions sur l’objet, témoignages écrits, photographies, vidéos, etc.) sont essentiels pour proposer des traitements adaptés. La socio-anthropologie, l’ethnologie, la sociologie des sciences et des techniques ont contribué à la compréhension de l'instrumentation scientifique moderne : le script14 d’un objet technique, sa construction, son parcours, ses transformations/traductions... Le restaurateur confronté aux mêmes objets ne peut donc les ignorer, à moins de céder à une série de présupposés.

Histoire du générateur Cockcroft-Walton

  • 15  BELLANCA-PENEL, P., «Jean Thibaud (1901-1960), une trajectoire dans le siècle», Master2 HPDS, Lyon (...)
  • 16  THIBAUD, J., VERZAUX, P., SALIN, R., “Premiers résultats obtenus avec l'accélérateur de particules (...)

14Le générateur est construit par la société d'instrumentation électrique suisse Haefely en 1953. Dans le même temps, le général Clément Blanc, chef d'Etat-Major de l'armée de terre, passe un accord avec le physicien Jean Thibaud alors directeur de l'Institut de Physique Atomique15 afin de permettre l'installation au Fort de la Vitriolerie de Lyon d'un établissement de recherche dédié aux applications militaires du nucléaire, le Centre de Perfectionnement en Physique Nucléaire (CPPN). C'est dans ce complexe militaro-scientifique que, le 20 juillet 195316, le générateur est mis en service. En 1961, Jean Thibaud fonde l’IPNL sur le campus de la Doua à Lyon. Le générateur y est placé dans le bâtiment « Haefely ». En 1962, le générateur est transféré dans le « Dôme » (cage de Faraday) où il est relié, dans le cadre d’une collaboration avec le CERN, à un modèle de pré-injecteur linéaire. En 1974, suite à un rapprochement avec l'IKVT de Karlsruhe, le générateur alimente un accélérateur d'agrégats d'hydrogène. Après un projet d'amélioration avorté, le générateur est démonté en 1997 et stocké en vue d'un remontage futur pour des institutions muséales. Enfin, en 2012, un projet de valorisation et de remontage du générateur est lancé.

Technologie d’un fragment d’accélérateur de particules

  • 17  Un dispositif électrique en modèle réduit du générateur a été réalisé par Stéphane Bizet, enseigna (...)

15La description technologique s’en tient ici à la finalité utilitaire de l’objet. Il s’agit, avec cette description et l’état constitutif de l’appareil, de comprendre le générateur : son circuit électrique, ses différents organes fonctionnels, ses matériaux constitutifs, son réseau technique associé et ses différentes phases de fonctionnement (fabrication, mise en marche, réparation, modification, entretien). Il s’agit d’un procédé de rétro-ingénierie qui prend pour point de départ un objet technique existant pour revenir aux processus de fabrication et d’utilisation. Cette méthode peut être consolidée par la réalisation de modèle réduit17. Le lien avec le fabricant d’origine ainsi qu'avec les ex-usagers de l’objet est crucial dans cette étape.

Précautions sanitaires et mesures de sécurité

  • 18  DAVAL, M., « Les substances radioactives dans les objets patrimoniaux », dans CeROArt [En ligne], (...)

16Des analyses sanitaires liées aux éventuels risques de radioactivité ou de présence de produits toxiques ont été réalisées en amont de l'étude. Elles sont indispensables à la sécurité du conservateur-restaurateur18 ainsi que pour un éventuel futur public. Réalisés par un laboratoire spécialisé, elles ont permis de déterminer la présence d'une huile minérale sans pyralène ou autres fluides toxiques pour l'homme, et de tester l'innocuité radioactive (compteur Geiger-Müller) de l'ensemble des pièces détachées du générateur.

17Enfin, le générateur étant stocké dans un laboratoire où un accélérateur de type Van de Graaff est en fonction, son accès est limité aux heures de non-utilisation ou de réparation de l’appareil.

Fonction utilitaire : redresser et multiplier la tension

18Un générateur de type Cockcroft-Walton utilise des champs électriques pour amener des particules chargées à des vitesses élevées (le faisceau) dans un tube accélérateur afin qu’elles entrent en collision avec des cibles. Après collisions, les trajectoires des constituants sont analysées dans le cadre de programmes de recherche en physique des particules.

19Ce générateur est un redresseur (passage du courant alternatif au courant continu) et multiplicateur de tension (passage d’une tension faible à une tension élevée). La tension en sortie du générateur croît en fonction du nombre d’étages.

Fig. 3 Schémas électriques du générateur Cockcroft-Walton 

Fig. 3 Schémas électriques du générateur Cockcroft-Walton 

En (a) le schéma électrique de l’ensemble du réseau dans lequel s’inscrit le générateur dit « redresseur haute tension », Crédit : Jean Thibaud, 1953, en (b) Application d’un schéma électrique légendé sur une photographie historique du générateur.

Crédit : Geindreau, R., IPNL, 2014.

  • 19  COCKCROFT, J.D., WALTON, E.T.S., « Disintegration of Lithium by Swift Protons », dans Letters to t (...)
  • 20  BIESUNSKI, M., Histoire de la physique moderne, Paris, La découverte, 1993.

20Ce type de montage électrique est inventé en 1932 par John Cockcroft et Ernest Walton au Cavendish Laboratory de l’Université de Cambridge. Avec celui-ci, ils réalisent la première transmutation contrôlée de l’Histoire (avec des noyaux de lithium19) pour laquelle ils obtiendront le prix Nobel de physique (1951)20. C’est également la première validation expérimentale de l’équation d'équivalence entre masse et énergie d’Albert Einstein : E=mc².

Organes fonctionnels

21Le générateur est composé de 4 colonnes regroupant chacune 8 types d’organes fonctionnels (partie démontable ayant une finalité propre) :

  • des pare-effluves, boucliers de forme torique qui empêchent la formation d’arcs électriques.

  • des condensateurs qui stockent la tension.

  • des redresseurs (ensemble de diodes) qui convertissent le courant alternatif en courant continu.

  • des conducteurs qui facilitent le passage du courant électrique.

  • des éclateurs qui évitent les surtensions.

  • des isolateurs empêchant le passage du courant entre deux organes.

  • des résistances qui s’opposent au passage du courant.

  • des éléments de montage et de visserie (structures, socle, vis, écrous, rondelles, rivets…).

 Fig. 4 Les organes fonctionnels du générateur Cockcroft-Walton 

 Fig. 4 Les organes fonctionnels du générateur Cockcroft-Walton 

Les pare-effluves (rouge), les condensateurs (bleu), les redresseurs (vert), les résistances (jaune), les isolateurs (violet), les éclateurs (orange) sur une photographie du générateur dans le Dôme de l’IPNL en 1963.

Crédit : Geindreau, R., 2014.

Des matériaux récents

22Les matériaux du générateur (alliages métalliques et matières synthétiques) sont tout à fait représentatifs du machinisme moderne occidental.

23Les redresseurs, condensateurs, résistances et isolateurs sont composés d’une enveloppe de résine phénol-formaldéhyde de la famille des phénoplastes. Il pourrait s’agir de la matière plastique dite haefelyte® utilisée comme isolant électrique et thermique, brevetée par le fabricant Emil Haefely. Ce matériau est composé de couches superposées de papier et de bakélite® fortement comprimées à chaud.

  • 21  Les analyses ont été réalisées à l’aide de la technique MEB EDX (Microscopie Electronique à Balaya (...)

24Les pare-effluves sont, selon les analyses réalisées21, la documentation et les observations fabriqués à partir d’un alliage d’aluminium au silicium (Al + Si). Ils étaient polis une fois par an par les physiciens à l’aide d’un chiffon et d’une solution de trichloréthylène afin de limiter la formation d’effluves. Sont également présents des alliages de base Cuivre (éclateurs), de base Fer (structure, éléments de visserie), du ruban adhésif et du papier.

Fig. 5 Pare-effluve S

Fig. 5 Pare-effluve S

Vue supérieure du pare-effluve supérieur (S) en alliage d’aluminium, on y observe de la poussière et des dépôts exogènes, ainsi que des tâches brunes concentriques liées aux arcs électriques entre le générateur et son environnement.

Crédit : Geindreau, R., 2014.

Réseau technique

25Le générateur Cockcroft-Walton livré par la société Haefely était un actant d’un ensemble technique plus vaste qui comportait :

  • un pupitre et une armoire de commande

  • différents tubes accélérateurs

  • des accessoires (outillages, signalétiques…)

  • une cage de Faraday (le bâtiment « Haefely », puis le Dôme tapissé d’aluminium)

    • 22  Ce dernier était produit au laboratoire grâce à de l’eau lourde (oxyde de deutérium) achetée à l’u (...)

    des éléments consommables comme l’huile minérale des condensateurs ou le deutérium22 utilisé comme source radioactive.

Fig. 6 Le générateur Cockcroft-Walton au Fort de la Vitriolerie

Fig. 6 Le générateur Cockcroft-Walton au Fort de la Vitriolerie

 Vue du générateur avec son environnement sociotechnique d’origine, l’accélérateur à protons et deutons à 1,2 MeV (a) avec la salle des cibles sous le tube accélérateur permettant d’étudier les collisions d’atomes (b).

Crédit : IPNL, 1953.

Etat actuel du générateur

26Nous présentons ici une synthèse du constat d’état, réalisé à partir des observations faites lorsque nous avions accès au laboratoire, et à partir des quelques éléments sélectionnés et transférés à l’ESAA. Il permet d’identifier les pièces qui nous sont parvenues et de fournir un bilan complet des altérations présentes. Il a été adapté à la technologie de l’objet (définition des liaisons entre les pièces, repérage des traces d’usages, etc.).

Altérations

27On peut distinguer les altérations liées à l’utilisation, aux démontages/remontages, et enfin, à la période d’abandon.

28L’objet est globalement en bon état. On note néanmoins plusieurs altérations d’ordre général (concernant la plupart des éléments) : dépôts exogènes (poussière, mortier, huile...). Les démontages et les remontages successifs de l’appareil sont à l’origine des rayures et des déformations de quelques pare-effluves. On note également la présence de tâches brunes liées à la formation d’arcs électriques sur les pare-effluves lors de la période d'usage, des traces de produits utilisés pour le polissage, la corrosion d’une des structures ferreuses des pare-effluves (liée à une stagnation d’eau lors d’un démontage), des fuites d’huile au niveau des condensateurs, ainsi qu’une patine des éclateurs en alliage cuivreux.

Obsolescence, fragmentation et manques

29En 1997, l’impossibilité (financière et technique) de modifier le générateur le condamne à l’obsolescence (dépréciation avant son usure matérielle véritable). Cet arrêt fonctionnel est bien, selon un constat d’état soucieux du caractère utilitaire de l’objet, l’altération principale à considérer.

30Après démontage, les pièces détachées ont été numérotées et rangées dans des caisses en bois suivant un plan qui a disparu. Les numéros se sont aujourd’hui effacés obligeant à redéfinir le rôle et l’emplacement de chaque élément.

31Le réseau technique autour du générateur a presque intégralement disparu. Les 3 tubes accélérateurs qui se sont succédés ont été détruits.  Subsistent néanmoins : le socle, les transformateurs, le tube d’alimentation, un panneau de sécurité « Danger Haute Tension », les éclateurs au sol, ainsi que la canne isolante servant à remettre les potentiels des pare-effluves à 0 volt qui est, selon des sources orales, toujours utilisée sur un autre accélérateur de particules de l’Institut.

Fig. 7 Plans du générateur Cockcroft-Walton

Fig. 7 Plans du générateur Cockcroft-Walton

Identifications des différentes pièces et organes fonctionnels sur un schéma du générateur monté et tel qu’il est aujourd’hui en pièces détachées dans le bâtiment « Haefely ».

Crédit : Geindreau, R., 2014.

Pourquoi exposer le générateur Cockcroft-Walton ?

  • 23  Ces deux générateurs ont été remontés par les équipes internes des laboratoires respectifs. Des re (...)

32Le projet culturel et scientifique associé au générateur est en cours de définition. Les autres exemplaires de générateur Cockcroft-Walton exposés dans les musées ou les laboratoires témoignent de la diversité des solutions qui peuvent être proposées : de la présentation en extérieur (CERN, CNRS-Strasbourg23) à la contextualisation dans les laboratoires d’origine (FermiLab, Cavendish Laboratory), en passant par la présentation de type historique dans des musées (Science Museum, Musée des Confluences, National Scotland Museum).  

Utilisations envisagées

33Le projet de l’IPNL s’inscrit quant à lui, dans la tradition des musées universitaires. Le but de l’exposition du générateur sur le campus LyonTech-la Doua est d’en faire un support de la culture technique et scientifique et de lui assigner de nouveaux usages : être emblématique d’une catégorie d’objets (les générateurs Cockcroft-Walton de 1932 à aujourd’hui) et d’une histoire locale et générale (L'IPNL, l’ère de l’atome). Pour atteindre cet objectif, aucuns des aspects techniques, historiques et esthétiques ne doivent être négligés.

Esthétique des objets techniques

34La fonction d’un instrument scientifique du XXème siècle est liée à sa forme : agir sur un élément technique (stabilisation, remplacement, protection) engage aussi l’esthétique de l’objet. On pourrait retracer pour chaque élément du générateur les principes fonctionnels ou économiques (coûts des matériaux) qui ont présidé aux formes.

  • 24  « Bing » est une série télévisée réalisée par Nino Monti et diffusée sur FR3 en juin 1991 et septe (...)

35Cependant, l'appréciation esthétique d'un objet technique dépasse largement sa stricte fonction. Viennent s'y ajouter des projections venues de sphères tenues pour étrangères à la technique. L’art (futurisme, Bauhaus…), la culture populaire, nos représentations de la science modifient sensiblement notre regard. Le générateur est, par exemple, décrit comme tout droit sorti d’un roman de science-fiction dans Le Progrès de Lyon en 1963. Il peut évoquer, tour à tour, FrankensteinObjectif Lune, le physicien Mortimer... Il a d’ailleurs été choisi comme décor d’une série télévisée de science-fiction Bing diffusée sur FR3 en 1991 et 1992 où il est présenté en tant que détecteur de signaux extra-terrestres24.

36 Ce rapport forme/fonction suppose également que la fonction utilitaire du générateur puisse être perçue par le visiteur sans la « mise en marche » de l’appareil.

Fig. 8 Un générateur Cockcroft-Walton en une d’un « comics »

Fig. 8 Un générateur Cockcroft-Walton en une d’un « comics »

Page de couverture de Marvels of science, n°1 de mars 1946.

Crédit : Ted Charlton, Marvels of science.

Cahier des charges à la conservation

37Le cahier des charges établi à partir des résultats de l’enquête ethno-technologique comprend la définition des objectifs de la restauration :

  • permettre une conservation de l’objet sur le long terme (conservation préventive)

  • maintenir le potentiel utilitaire de l’objet

  • maintenir les traces d’usages et de passage du temps

  • maintenir le rapport esthétique forme/fonction (rendre l’aspect fonctionnel des matériaux)

  • contextualiser l’objet

38Le cahier des charges comprend aussi les propositions de restauration, de remontage, l’encadrement et le suivi des opérations ainsi que l’ensemble de la documentation collectée.

Protocole de remontage

  • 25  Le choix d’un état de référence ne va pas de soi. En témoignent, par exemple, les objets technique (...)
  • 26  MIRAMBET-PARIS, A., MIRAMBET, F., « La conservation-restauration du patrimoine technique et indust (...)

39Nous proposons de remonter le générateur Cockcroft-Walton tel qu’il se présentait lors de son dernier démontage25 (5 étages de tension et 4 colonnes). Cet état de référence permet une recomposition plus complète et plus fidèle de l’objet. Les éléments annexes (éclateurs au sol, transformateurs, signalétiques, etc.) pourront être placés aux côtés du générateur. La gamme de remontage qui a été réalisée décrit chronologiquement chaque étape à effectuer, les outils et moyens à employer, les conseils de manipulation. La vérification et la classification de l’ensemble des éléments devront être effectuées, de même qu’un test préalable de remontage complet. Les dimensions et le poids de l’objet imposent des infrastructures lourdes : échafaudages, moyens de levage, grues, palans, palettes… Les compétences techniques doivent être trouvées en sollicitant les entreprises et les laboratoires spécialisés26. L'équipe devra au minimum être constituée de 6 personnes dont un chef monteur, un technicien de l'Institut, un ex-usager de l'objet, un conservateur-restaurateur et 2 personnes chargées de la manutention.

Fig. 9 Vue du générateur Cockcroft-Walton dans le Dôme 

Fig. 9 Vue du générateur Cockcroft-Walton dans le Dôme 

Photographies des liaisons entre les pare-effluves, les condensateurs et les redresseurs ; la documentation photographique était une aide dans l’élaboration du protocole de remontage.

Crédit : IPNL, 1992.

Modélisation 3D

  • 27  http://imaplan.fr/
  • 28  LAROCHE, F., "Contribution à la sauvegarde des objets techniques anciens par l'archéologie industr (...)

40Sans plan technique de la machine, de nombreuses erreurs peuvent être commises (pièce mal placée, mauvais ajustage, etc.). La mise en plan avec modélisation 3D à partir des cotes relevées peut éviter ce problème. L’utilisation d’un modeleur volumique utilisé en ingénierie – en l’occurrence Solidworks® – s’est vite imposée. Il a servi aux réalisations des vues éclatées en prévision du remontage, et celles de schémas techniques et didactiques. Ce travail est actuellement poursuivi par la société Imaplan27. Ces réalisations pourront, par ailleurs, être utilisées comme support didactique avec mise en situation virtuelle28 afin de recomposer l’ensemble du réseau socio-technique d’usage du générateur.

Fig. 10 Modélisation 3D, Vue 3D des trois colonnes de tension du générateur Cockcroft-Walton à partir des cotes relevées sur l’instrument

Fig. 10 Modélisation 3D, Vue 3D des trois colonnes de tension du générateur Cockcroft-Walton à partir des cotes relevées sur l’instrument

Modélisation réalisée sur Solidworks® par Philippe Pirello et Rémy Geindreau et poursuivie par la société Imaplan.

Crédit : Imaplan, 2015.

Mesures curatives

41Les interventions curatives nécessaires aux différentes modalités d’exposition, peuvent être listées comme suit :

  • Amélioration des conditions de stockage et marquage des éléments ;

  • Vidange de l’huile des condensateurs et des redresseurs ;

  • Nettoyage de la surface des pare-effluves ;

  • Nettoyage des condensateurs, redresseurs et isolateurs (résine phenol-formaldéhyde) ;

  • Nettoyage des éclateurs (alliage de base Cuivre) ;

  • Traitement de la structure ferreuse d’un des pare-effluves (corrosion bimétallique entre l’aluminium et l’acier, liée à une stagnation d’eau) ;

42Nous proposons de détailler brièvement quelques unes d’entre elles.

43L’aspect de surface du tube en résine phénol-formaldéhyde contenant les condensateurs et les diodes n’est pas satisfaisant pour une bonne appréciation de l’objet. Un nettoyage à sec (d) ne s’est pas montré suffisant, la couche d’encrassement adhèrant fortement au support. Des tests à l’éthanol ont montré une bonne résistance de la résine et une solvabilité très grande des dépôts exogènes. Des tests plus approfondis pourront être effectués sur des échantillons d’haefelyte® retrouvés grâce à l’entreprise Hipotronics (multinationale issue de l’ancienne entreprise Haefely).

44Quant aux pare-effluves (tores et sphères en alliage de base aluminium), la poussière qui se dépose sur les métaux retient l’humidité et peut donc accélérer les processus de corrosion. De plus, la présence de traces d’anciens produits de polissage crée une gêne esthétique majeure. Le but du nettoyage des sphères est de solubiliser les produits exogènes (traces de nettoyage, salissures inesthétiques, dépôts graisseux, etc.), sans altérer la surface de l’aluminium. Les tests réalisés ont montré que la couche de poussière et de salissures était tout à fait soluble dans l’éthanol et qu’elle permettait de retrouver le poli de l’aluminium sans altérer celui-ci. Un dépoussiérage par aspiration devra être effectué en amont afin de ne pas abraser la surface et maintenir les traces liées aux claquages qui témoignent de l’utilisation de l’objet.

45L’huile minérale présente dans les condensateurs et les redresseurs, connait aujourd’hui un risque de fuite. La vidange pourra être réalisée par l’ouverture des valves aux extrémités des condensateurs (opération compatible avec la fonction d’origine de l’objet).

Reconstitution d’un Dôme

  • 29  SHASHOUA, Y., Conservation of Plastics, materials science, degradation and preservation, Elsevier, (...)

46A défaut de place, la mise en extérieur du générateur Cockcroft-Walton a été évoquée. Ses matériaux n’ont cependant pas été conçus pour résister en atmosphère non contrôlée. Bien que l’haefelyte® ne soit pas classée parmi les polymères les plus sensibles aux UV et aux intempéries29, la pollution et les risques d’infiltration d’eau peuvent accroître sa vulnérabilité. Hydrofuger les zones où l’humidité peut éventuellement s’infiltrer serait une solution. Les pare-effluves peuvent quant à eux subir une corrosion notamment bimétallique (aux interfaces aluminium/fer ; fer/cuivre), accentuée par les variations climatiques.

47En l’état et avant de mener des analyses plus poussées concernant la résistance des matériaux en extérieur avec les éventuels moyens de protection (cire, vernis, anodisation...), il est préférable de maintenir l’objet en intérieur. Cette option permettrait de présenter le générateur plus fidèlement, dans un contexte proche de celui du laboratoire tout en limitant les interventions (sans couches protectrices, sans moyen de drainage de l’eau, avec une température et une humidité relative plus constante, isolé des intempéries, de l’ensoleillement, ainsi que des risques de vol ou de vandalisme).

48La solution privilégiée aujourd'hui tend vers la construction d'un lieu spécifique. Le Dôme historique de l’IPNL qui avait abrité le générateur de 1970 à la fin des années 1990, constituerait un lieu de monstration idéal s'il n’était encore utilisé. L’exploitation des plans de la construction du dôme (16 mètres de diamètre sur 13 mètres de haut), pourra permettre de recomposer un abri proche de l’environnement d’usage passé de l’objet, avec des conditions d'accès du public et de conservation préventive plus adaptées. Cette solution ne dispense pas pour autant de l’entretien régulier de l’objet (contrôle, dépoussiérage) et a le défaut notable d’être onéreuse (même si le dôme avait était conçu de façon à être économique).

Fig. 11 Construction du dôme en 1967

Fig. 11 Construction du dôme en 1967

Mise en place de la cage de Faraday du générateur Cockcroft-Walton sous forme d’un hall hémisphérique recouvert de feuille d’aluminium.

Crédit : IPNL, 1967.

Fig. 12 Schéma du dôme et du générateur Cockcroft-Walton

Fig. 12 Schéma du dôme et du générateur Cockcroft-Walton

Le Dôme est adapté à la hauteur des colonnes du générateur (respect d’une distance de 4 mètres entre le générateur et la paroi de la cage selon les équipotentielles), il forme une enceinte entièrement démontable empêchant l’appareillage de polluer son environnement. 

Crédit : IPNL, 1967.

Conclusion

49Malgré la difficulté à tirer les conclusions d'un travail en cours, quelques pistes de réflexion peuvent être dégagées.

  • 30  La Théorie de la restauration de Cesare Brandi n’a que peu de prise sur le patrimoine technique, l (...)

50Face à un objet technique du XXe siècle, il s’agit, d’une part, de réunir autour de la même table des acteurs de différentes disciplines et d’autre part, de leur faire parler une même langue dans un même but. Dans cette assemblée, quelle est la place du conservateur-restaurateur ? Il y a fort à parier qu’il restera en retrait et incompris s’il s’en réfère exclusivement à une école de pensée Brandienne30 au lieu de faire siennes les questions soulevées par de nouvelles théories de la restauration. Celles-ci, à l’encontre des approches systématiques, proposent une passerelle entre les tenants de la « conservation-réparation » (si l'on peut dire) et ceux de la conservation-restauration.    

  • 31  « L’objet technique ouvert est néotechnique, il est toujours, dans une certaine mesure, en état de (...)

51Depuis son achat en tant qu’accélérateur de protons et deutons, jusqu’à son utilisation pour le projet d’accélérateur linéaire, le générateur Cockcroft-Walton n’a cessé d’être adapté ; le figer à jamais dans un temps donné semble néfaste31. La réussite de son arrimage dans le champ culturel est dépendante du maintien de cette adaptabilité à son nouvel environnement. Bien entendu, cet effort ambitieux de maintenance représente un coût élevé (même si des moyens peuvent être trouvés en interne) – d'où les recherches de mécènes et de partenaires pour le co-financement du projet. L’ensemble des personnes sollicitées durant cette étude sont désormais des co-acteurs de ce qu’il faut bien nommer une nouvelle construction sociotechnique.

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Notes

1  LATOUR, B., Enquête sur les modes d’existence, Une anthropologie des modernes, Paris, La Découverte, 2013, p.225.

2  PESTRE, D., “Les physiciens dans les sociétés occidentales de l’après-guerre. Une mutation des pratiques techniques et des comportements sociaux et culturels”, dans Revue d’histoire moderne et contemporaine, 1992.

3  GEINDREAU, R., "Contribution de la conservation-restauration au destin patrimonial d’un générateur Cockcroft-Walton", mémoire de fin d’études, ESAA, Avignon, 2014.

4  CUENCA, C., BALLE, C., THOULOUZE, D. (dir.), Patrimoine scientifique et technique. Un projet contemporain, Paris, La documentation française, 2010.

5  BRENNI, P., « Un siècle d’instruments. La transformation des appareils scientifique et leur utilisation pendant le XXe siècle », dans Sartoniana, 1997, vol. 14, Paris.

6  Philippe Tomsin propose une synthèse détaillée des problèmes auxquels peut être confronté le restaurateur face au patrimoine technique. Cf. TOMSIN, P., « Les patrimoines mobiliers scientifique et technique : spécificités de leur restauration, de leur conservation et de leur valorisation », dans CeROArt[En ligne], 2007, mis en ligne le 01 octobre 2007, consulté le 03 février 2015. URL : http://ceroart.revues.org/370

7  Ce dilemme est explicité dans les articles suivants (entre autres) : BRENNI, P., « Restoration or repair? The dilemma of ancient scientific instruments », dans ODDY, A., CARRIOLL, S., Reversibility: does it exist?, London, British Museum, 1999, p.19-24 ; GRANATO, M., LE GUET TULLY, F., « Les principes de la restauration d’instruments scientifiques : le cas du cercle méridien Gautier de l’observatoire de Rio de Janeiro », dans In Situ [En ligne], 10 | 2009, mis en ligne le 19 mai 2009, consulté le 7 février 2015. URL : http://insitu.revues.org/3865 ; DOI : 10.4000/insitu.3865

8  Notons tout de même que cette finalité n’est pas singulière aux objets techniques, ils la partagent, par exemple, avec les instruments de musique et certaines œuvres d’art contemporain. De plus, nombre d’objets ethnographiques extra-occidentaux sont assimilables à des objets techniques : ils dépendent d’un milieu dans lequel ils avaient une fonctionnalité propre.

9  Bénédicte Rolland-Villemot distingue 4 approches de restauration des objets techniques, différenciées suivant leur finalité muséographique : archéologique (stabilisation de l’objet dans son état d’abandon) ; technique (mise en valeur de la technique) ; fonctionnelle (mise en fonction) ; ethnographique (conservation globalisante tenant compte des aspects à la fois matériels et immatériels). Ces approches ont cependant des traits communs qui empêchent de les penser véritablement comme distinctes. Il s’agit bien plus d’un cadre pratique à recomposer suivant l’objet. Cf. ROLLAND-VILLEMOT, B.,"Le traitement des collections industrielles et techniques, de la connaissance à la diffusion", dans La lettre de l'OCIM, 2001, n°73, p.13-18.

10  Simondon nous dit qu'« il y a quelque chose d’éternel dans un schème technique… et c’est cette qualité qui reste toujours présente et peut-être conservée dans une chose. » Propos rapportés par John Hart dans la préface qu’il donne à l’essai de Gilbert SIMONDON, Du mode d’existence des objets techniques, Paris, Aubier, 1958, p.1.

11  J’emprunte la notion de compatibilité de la restauration à la fonction d’origine de l’objet à l’article suivant : LESKARD, M., « Developing a policy and procedure for selecting and operating historic objetcs from the collections of the Science Museum, National Museum of Science & Industry, UK » dans Incredible Industry, Preserving the evidence of industrial society, Conference, Proceedings, nkf, 2009, Copenhage, p.104-108.

12  ASHTON, J., HALLAM, D., « The Conservation of functional objects - an ethical dilemma », dans AICCM Bulletin, 1990, Vol.16, p.19-26

13  Cette étude a été menée en collaboration avec : Jean-Paul Martin, physicien CNRS/IPNL ; Séverine Dérolez, doctorante en histoire et didactique des sciences, Laboratoire S2HEP, Université Lyon 1, chargée de la mission de sauvegarde du patrimoine technique et scientifique contemporain (PATSTEC) au Musée des Confluences de Lyon ; Guy Chamfray, Directeur de l’IPNL ; Gérard Panczer, Enseignant, chargé de la Commission des collections du département de Physique ; Christophe Peaucelle, Responsable accélérateur de particules, IPNL ; Antoine Cazes, Chargé de communication, IPNL ; Pierre Lagrange, sociologue des sciences, anthropologue (direction de mémoire), ESAA.

14  AKRICH, M., “Comment décrire les objets techniques”, dans Techniques et Culture, n°9, 1987, p.49-64.

15  BELLANCA-PENEL, P., «Jean Thibaud (1901-1960), une trajectoire dans le siècle», Master2 HPDS, Lyon, Lab. S2HEP, 2012.

16  THIBAUD, J., VERZAUX, P., SALIN, R., “Premiers résultats obtenus avec l'accélérateur de particules à 1 million de volts, installé à Lyon” dans Bulletin de l’Académie des sciences, 1954, n°22, p.239.

17  Un dispositif électrique en modèle réduit du générateur a été réalisé par Stéphane Bizet, enseignant en génie électrique à l’ESAA.

18  DAVAL, M., « Les substances radioactives dans les objets patrimoniaux », dans CeROArt [En ligne], mis en ligne le 19 février 2014, consulté le 03 février 2015. URL : http://ceroart.revues.org/4160

19  COCKCROFT, J.D., WALTON, E.T.S., « Disintegration of Lithium by Swift Protons », dans Letters to the Editor, Cavendish Laboratory, Cambridge, Avril, 1932, Vol. 129, p.649.

20  BIESUNSKI, M., Histoire de la physique moderne, Paris, La découverte, 1993.

21  Les analyses ont été réalisées à l’aide de la technique MEB EDX (Microscopie Electronique à Balayage avec microanalyse par Energie Dispersive de rayons X) à partir d’un échantillon de quelques dixièmes de millimètre prélevé sur un des pare-effluves.

22  Ce dernier était produit au laboratoire grâce à de l’eau lourde (oxyde de deutérium) achetée à l’usine norvégienne Norsk Hydro.

23  Ces deux générateurs ont été remontés par les équipes internes des laboratoires respectifs. Des revêtements peints ont été appliqués sur l’objet pour permettre une conservation en extérieur.

24  « Bing » est une série télévisée réalisée par Nino Monti et diffusée sur FR3 en juin 1991 et septembre 1992. Une partie du tournage a été réalisée à côté du générateur.

25  Le choix d’un état de référence ne va pas de soi. En témoignent, par exemple, les objets techniques qui ont changé de fonction comme le radiotélescope de Nançay. Cf. FORRIERES, C., “Patrimoine industriel et métaux modernes : la restauration d’un radar”, dans VOLVFOSKY, C., La conservation des métaux, Paris, CNRS Editions, 2001.

26  MIRAMBET-PARIS, A., MIRAMBET, F., « La conservation-restauration du patrimoine technique et industriel dans le cadre de la loi sur les Musées de France, une mission impossible ? », dans La Lettre de l’OCIM, 2011, n°135, p.27-35.

27  http://imaplan.fr/

28  LAROCHE, F., "Contribution à la sauvegarde des objets techniques anciens par l'archéologie industrielle avancée, Proposition d'un modèle d'information de reference muséologique et d'une méthode inter-disciplinaire pour la capitalisation des connaissances du Patrimoine technique et industriel", Thèse, Ecole Centrale de Nantes, 2007.

29  SHASHOUA, Y., Conservation of Plastics, materials science, degradation and preservation, Elsevier, Butterworth-Heinemann, 2008.

30  La Théorie de la restauration de Cesare Brandi n’a que peu de prise sur le patrimoine technique, l’auteur se limitant aux œuvres d’art organiques. « L’unité du tout » de ce type d’œuvre n’est pas celle d’un objet technique (unité de la somme) et encore moins d’un accélérateur de particules. D’ailleurs dès le début de son ouvrage C. Brandi écarte les objets techniques pour mieux définir le terme de restauration en le distinguant de la réparation. Même si « l’instance historique » décrite par Brandi reste adaptée, on ne peut se réclamer de sa théorie en ayant simplement remplacé le terme ‘œuvres d’art’ par celui d’objets techniques.

31  « L’objet technique ouvert est néotechnique, il est toujours, dans une certaine mesure, en état de construction, à l’image d’un organisme en voie de croissance. » SIMONDON, G., « Psychologie de la technicité (1960-1961) », dans SIMONDON, G., Sur la technique, Paris, Puf, 2014.

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List of illustrations

Title Fig. 1 Le générateur Cockcroft-Walton en 1953 
Caption Brochure du fabricant « Haefely » avec le générateur Cockcroft-Walton lors de son premier montage au CPPN du Fort de la Vitriolerie de Lyon.
Credits Crédit : Haefely.
URL http://ceroart.revues.org/docannexe/image/4933/img-1.jpg
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Title Fig. 2 Le générateur Cockcroft-Walton en 2013 
Caption Les pièces détachées du générateur (pare-effluves, résistances, condensateurs…) dans le bâtiment « Haefely » de l’IPNL.
Credits Crédit : Geindreau, R., IPNL, 2013.
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Title Fig. 3 Schémas électriques du générateur Cockcroft-Walton 
Caption En (a) le schéma électrique de l’ensemble du réseau dans lequel s’inscrit le générateur dit « redresseur haute tension », Crédit : Jean Thibaud, 1953, en (b) Application d’un schéma électrique légendé sur une photographie historique du générateur.
Credits Crédit : Geindreau, R., IPNL, 2014.
URL http://ceroart.revues.org/docannexe/image/4933/img-3.jpg
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Title  Fig. 4 Les organes fonctionnels du générateur Cockcroft-Walton 
Caption Les pare-effluves (rouge), les condensateurs (bleu), les redresseurs (vert), les résistances (jaune), les isolateurs (violet), les éclateurs (orange) sur une photographie du générateur dans le Dôme de l’IPNL en 1963.
Credits Crédit : Geindreau, R., 2014.
URL http://ceroart.revues.org/docannexe/image/4933/img-4.jpg
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Title Fig. 5 Pare-effluve S
Caption Vue supérieure du pare-effluve supérieur (S) en alliage d’aluminium, on y observe de la poussière et des dépôts exogènes, ainsi que des tâches brunes concentriques liées aux arcs électriques entre le générateur et son environnement.
Credits Crédit : Geindreau, R., 2014.
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Title Fig. 6 Le générateur Cockcroft-Walton au Fort de la Vitriolerie
Caption  Vue du générateur avec son environnement sociotechnique d’origine, l’accélérateur à protons et deutons à 1,2 MeV (a) avec la salle des cibles sous le tube accélérateur permettant d’étudier les collisions d’atomes (b).
Credits Crédit : IPNL, 1953.
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Title Fig. 7 Plans du générateur Cockcroft-Walton
Caption Identifications des différentes pièces et organes fonctionnels sur un schéma du générateur monté et tel qu’il est aujourd’hui en pièces détachées dans le bâtiment « Haefely ».
Credits Crédit : Geindreau, R., 2014.
URL http://ceroart.revues.org/docannexe/image/4933/img-7.jpg
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Title Fig. 8 Un générateur Cockcroft-Walton en une d’un « comics »
Caption Page de couverture de Marvels of science, n°1 de mars 1946.
Credits Crédit : Ted Charlton, Marvels of science.
URL http://ceroart.revues.org/docannexe/image/4933/img-8.jpg
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Title Fig. 9 Vue du générateur Cockcroft-Walton dans le Dôme 
Caption Photographies des liaisons entre les pare-effluves, les condensateurs et les redresseurs ; la documentation photographique était une aide dans l’élaboration du protocole de remontage.
Credits Crédit : IPNL, 1992.
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Title Fig. 10 Modélisation 3D, Vue 3D des trois colonnes de tension du générateur Cockcroft-Walton à partir des cotes relevées sur l’instrument
Caption Modélisation réalisée sur Solidworks® par Philippe Pirello et Rémy Geindreau et poursuivie par la société Imaplan.
Credits Crédit : Imaplan, 2015.
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Title Fig. 11 Construction du dôme en 1967
Caption Mise en place de la cage de Faraday du générateur Cockcroft-Walton sous forme d’un hall hémisphérique recouvert de feuille d’aluminium.
Credits Crédit : IPNL, 1967.
URL http://ceroart.revues.org/docannexe/image/4933/img-11.jpg
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Title Fig. 12 Schéma du dôme et du générateur Cockcroft-Walton
Caption Le Dôme est adapté à la hauteur des colonnes du générateur (respect d’une distance de 4 mètres entre le générateur et la paroi de la cage selon les équipotentielles), il forme une enceinte entièrement démontable empêchant l’appareillage de polluer son environnement. 
Credits Crédit : IPNL, 1967.
URL http://ceroart.revues.org/docannexe/image/4933/img-12.jpg
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References

Electronic reference

Rémy Geindreau, « Étude préalable à la restauration d'un objet technico-scientifique contemporain », CeROArt [Online], EGG 5 | 2016, Online since 04 March 2016, connection on 17 October 2017. URL : http://ceroart.revues.org/4933

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About the author

Rémy Geindreau

Rémy Geindreau est conservateur-restaurateur diplômé de l’Ecole Supérieure d’Art d’Avignon du DNSEP option art mention conservation-restauration. Il oriente sa formation, ses recherches et sa pratique vers la conservation-restauration du patrimoine technique et scientifique et des œuvres d’art électromécaniques. Il exerce aujourd’hui en tant qu’indépendant. remy.geindreau@hotmail.fr

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