JANVIER 2015 ÉNERGIES BAS CARBONE DÉFENSE & SÉCURITÉ TECHNOLOGIES POUR L INFORMATION ET LA COMMUNICATION SANTÉ & BIOLOGIE

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1 JANVIER 2015 Le magazine de la recherche et de ses applications DÉFENSE & SÉCURITÉ ÉNERGIES BAS CARBONE SANTÉ & BIOLOGIE TECHNOLOGIES POUR L INFORMATION ET LA COMMUNICATION CLIMAT INFINIMENT GRAND & INFINIMENT PETIT RETOUR RECHERCHES2014 SUR UNE ANNÉE DE

2 SOMMAIRE RETOUR SUR UNE ANNÉE DE RECHERCHES VALORISATION Nouvelles start-up 06 ÉNERGIES BAS CARBONE Énergies renouvelables Stockage Biocarburants Recyclage Batteries Hydrogène Efficacité énergétique Énergie solaire Réseaux Gestion énergétique Énergie nucléaire Cycle du combustible Réacteur de base Démantèlement Simulation Fusion nucléaire Nucléaire du futur Gestion des déchets Environnement Sûreté nucléaire Accréditation Chimie séparative 14 DÉFENSE & SÉCURITÉ Programme NRBC-E Cybersécurité Sécurité sanitaire Gestion de crise Innovation Propulsion nucléaire Géophysique Programme simulation 18 SANTÉ & BIOLOGIE Neurologie Génétique Biotechnologies Imagerie médicale Biologie moléculaire Radiothérapie Génomique Biochimie Imagerie Prix Sécurité sanitaire Optique Diagnostic 24 TECHNOLOGIES POUR L INFORMATION ET LA COMMUNICATION Optique Imagerie Outils logiciels Cobotique Électronique organique Microélectronique Simulation Détection Télécommunication Internet des objets Modélisation Big data Nanotechnologies Nanoélectronique 30 INFINIMENT GRAND & INFINIMENT PETIT Physique théorique Physique des particules Modélisation Observations spatiales Collaboration internationale 34 CLIMAT Biomasse Glaciation Pollution Changements climatiques Modélisation Cycle du carbone Gaz à effet de serre Paléoclimatologie Simulation 38 ÉQUIPEMENTS Nouvelles plateformes LES LABORATOIRES, INSTITUTS ET DIRECTIONS DU CEA CITÉS DANS CE NUMÉRO DAM Direction des applications militaires DEN Direction de l énergie nucléaire I2BM Institut d imagerie biomédicale IBEB Institut de biologie environnementale et biotechnologie IBITECS Institut de biologie et de technologie de Saclay ICSM Institut de chimie séparative de Marcoule (unité mixte de recherche) IG Institut de génomique IMETI Institut des maladies émergentes et des thérapies innovantes Inac Institut nanosciences et cryogénie Iramis Institut rayonnement et matière IRFM Institut de recherche sur la fusion magnétique Irfu Institut de recherche sur les lois fondamentales de l Univers IRTSV Institut de recherches en technologies et sciences pour le vivant Leti Laboratoire d électronique et des technologies de l information List Laboratoire d intégration des systèmes et des technologies Liten Institut des innovations pour les technologies des énergies nouvelles et les nanomatériaux IBS Institut de biologie structurale (unité mixte de recherche) Ines Institut national de l énergie solaire LSCE Laboratoire des sciences du climat et de l environnement (unité mixte de recherche) Éditeur Commissariat à l énergie atomique et aux énergies alternatives, R. C. S. Paris B Directeur de la publication Xavier Clément Rédactrice en chef Aude Ganier Rédactrice Amélie Lorec Comité éditorial Claire Abou, Alexandra Bender, Françoise Charbit, Vincent Coronini, Philippe Laporte, Elizabeth Lefevre-Remy, Sophie Martin, Brigitte Raffray, Jean-luc Sida, Emmanuelle Volant Iconographie Micheline Bayard Conception et réalisation N ISSN X Tous droits de reproduction réservés. Ce magazine est imprimé sur du papier PEFC Galaxi Keramik, issu de forêts gérées durablement. Imprimerie Sira. 2 Retour sur une année de recherches 2014 Plus d informations sur

3 ÉDITO L. Godart/CEA MISSIONS ACCOMPLIES Cette année encore, le CEA n a pas ménagé ses efforts pour remplir les missions que lui confie l État. À nouveau, il se distingue parmi les 100 organismes et entreprises les plus innovantes au monde, selon la société Thomson Reuters. Une reconnaissance internationale qui s ajoute, entre autres, à celle témoignée au centre médical Clinatec de Grenoble, dont le Professeur Alim-Louis Benabid, son Président, s est vu décerner les prestigieux prix Lasker et Breakthrough 2014 pour ses travaux sur la neurostimulation, notamment pour le traitement de la maladie de Parkinson. De même, le CEA s est fortement investi dans la tenue du premier salon international du nucléaire industriel, WNE, organisé par l Association des industriels français exportateurs du nucléaire (AIFEN) au Bourget en octobre dernier. Un salon qui a connu un réel succès et qui a bénéficié de la présence du Premier ministre et de ses encouragements. En première ligne dans de nombreux domaines, le CEA l est aussi au niveau européen puisqu il est le partenaire actif des deux consortiums nouvellement sélectionnés par l Institut européen de technologie (EIT) pour constituer les nouvelles communautés de la connaissance et de l innovation (KIC) : RawMatTERS et Innolife, respectivement dédiées à la gestion optimisée des Matières premières et à l innovation pour la Santé. Le CEA se retrouve ainsi fortement impliqué dans les cinq KIC de la Commission européenne, avec celles sur l Énergie, le La mobilisation du CEA s illustre dans sa capacité à répondre aux enjeux sociétaux prioritaires. BERNARD BIGOT ADMINISTRATEUR GÉNÉRAL DU CEA Climat et les Technologies de l information et la communication. La mobilisation du CEA s illustre également dans sa capacité à répondre aux enjeux sociétaux prioritaires. Par exemple, en mettant au point, avec des équipes académiques et médicales, un protocole de traitement non-invasif de la maladie de Parkinson basé sur la thérapie génique. Ou, en proposant un test de détection ultrarapide du virus Ebola. Cette réactivité, le CEA la doit à une culture de l audace, de la rigueur et de la persévérance qui le conduit à mener et achever des projets parmi les plus complexes, à l instar de la réalisation en octobre de la première expérience du Laser Mégajoule (LMJ) sur son centre du Cesta. Le CEA contribue à doter la société, les industriels et la communauté scientifique et académique d outils au niveau de l état de l art. En témoignent les inaugurations de «Syndièse», démonstrateur de prétraitement de la biomasse pour les biocarburants de 2 e génération ; de la «Maison de la Simulation» visant la mutualisation des outils du calcul haute performance ; et de «Doséo», plateforme de recherche et de formation aux technologies de radiothérapie et imagerie associée. Toutes ces missions accomplies avec succès sont le fruit du remarquable engagement professionnel des femmes et des hommes du CEA, mobilisés en dignes ambassadeurs de l excellence scientifique et technologique. Qu elles et ils en soient chaleureusement remerciés. Permettez-moi de distinguer ainsi Nathaelle Bouttes, doctorante au LSCE, lauréate du Prix L Oréal 2014 Pour les femmes et la science. Janvier

4 ÉDITO L. Godart/CEA CONNAISSEZ-VOUS ALEXANDRE VIALATTE? YVES BRÉCHET HAUT-COMMISSAIRE À L ÉNERGIE ATOMIQUE Cette science et cette ingénierie rendent possible la présence de résultats au meilleur niveau, dans des domaines variés. Chaque année, ces «morceaux choisis du CEA» créent comme un étonnement d enfant un matin de Noël : on ouvre les cadeaux sans bien savoir ce qu on va trouver de l improbable virus géant de l Est sibérien à la modélisation de la nage des bancs de poissons, de la disparition des mammouths à l aridification du Sahara, de la mesure de la masse du quark top à la création des étoiles dans la turbulence des espaces sidéraux C est comme une de ces chroniques d Alexandre Vialatte aux titres énigmatiques («Éloge du homard et autres insectes utiles») dont on ne sait jamais à l avance ce qui s y trouve ni pourquoi. Mais on ne boude pas son plaisir et le régal est dans la variété Reste à savoir comment conserver cette créativité dans des temps de disette. La variété n est tenable que si la mission est dûment remplie. Dissuasion nucléaire? L année a été un sans-faute, entre la réussite du Laser Mégajoule, et celle d Epure, projets maîtrisés dans un continuum entre la recherche fondamentale et la recherche technologique, entre l expérimentation et la simulation. Le nucléaire civil? Le dynamisme du projet Astrid, les innovations anticipées dans les échangeurs de chaleur, la simulation des cœurs CFV, l internationalisation, comme autant de portes ouvertes sur l avenir. L évolution des codes Apollo et Crescendo, les expériences Verdon en collaboration avec les partenaires industriels, montrent que les outils d analyse du vieillissement des matériaux à fortes doses d irradiation et les enjeux de la simulation pour la sûreté nucléaire en situation accidentelle, sont bien maîtrisés. Les énergies bas carbone? Les grands enjeux sont présents : le stockage, les réseaux, le photovoltaïque. Mission d aide à l industrie, dans les technologies génériques où le CEA est incontournable? Là encore, on trouve des exemples en robotique, en microélectronique pour créer des caméras durcies aux rayonnements ionisants ou des hétérojonctions aux rendements records, ou encore dans l informatique embarquée pour rendre la voiture électrique possible. Cette science et cette ingénierie, développées pour ces missions régaliennes, s appuyant sur une recherche fondamentale de qualité, rendent possible la présence de résultats au meilleur niveau dans des domaines aussi variés que les sciences du climat, la physique des particules et l astrophysique, ou l imagerie médicale. Au milieu de toute cette moisson, le choix a été fait comme on compose un bouquet! En plus de la modélisation des bancs de poissons, pour qui j ai une affection particulière, le mien comprendrait les résultats des recherches sur la maladie de Parkinson par électrodes implantées, l observation du fonctionnement du neurone unique, les nanotubes de platine dans les électrodes, les systèmes d optimisation des batteries, les échangeurs «sodium gaz» pour Astrid, et ce drôle de Boson de Higgs, jadis si timide et qui reste obstinément «standard». Sans doute votre choix différera du mien, les deux ayant du sens dès lors que les missions confiées au CEA sont dûment remplies. Bonne lecture! 4 Retour sur une année de recherches 2014 Plus d informations sur

5 VALORISATION START-UP ESSAIMÉES DU CEA START-UP ISSUES DE TRANSFERTS DE TECHNOLOGIES DU CEA Innovation : développement d une matrice de capteurs mesurant la position et l orientation d un stylo aimanté afin de numériser en temps réel croquis, notes et dessins, tout en conservant le plaisir de l écriture. Produit : «Isketchnote», support à installer sur une tablette composé d une Slate (surface d écriture) et de stylos simplement aimantés. À venir, une large gamme d outils d écriture (porte-mines, feutres, pinceaux de calligraphie ). Marché : tablettes numériques Apple. Androïd et Windows 8 à venir. Technologies du CEA-Leti et de l IRT Nanoelec. Innovation : développement de composants semi-conducteurs de puissance sur la base d une technologie brevetée de Nitrure de Gallium (GaN) sur silicium de haute fiabilité. Produits : composants pour convertisseurs électriques trois fois plus compacts, 25 % moins chers, avec des efficacités atteignant jusqu à 99 %. Marchés : conversion électrique de haute performance (alimentations de puissance, systèmes photovoltaïques, véhicules hybrides/électriques, aéronautique ) et communication sans fil (radars, réseau de téléphonie mobile). Technologies du CEA-Leti et de la société Soitec. Innovation : intégration de fonctions logiques en technologie CMOS et de mémoires résistives non volatiles dans des circuits intégrés digitaux complexes. Objectif : augmenter la puissance de calcul et la capacité de stockage des objets connectés, en minimisant par ailleurs la consommation énergétique. Produits : processeurs à ultrabasse consommation permettant le stockage et le traitement dans la puce de données massives audio ou vidéo (vision, vidéosurveillance). Marché : Internet des objets Technologies du laboratoire Spintec (CEA-Inac, CRS, UJF). Innovation : développement d une technologie de «nez électronique» reconnaissant les odeurs par «réseaux de neurones» grâce à des nanocapteurs qui imitent les récepteurs olfactifs humains en utilisant la SPRi (résonance plasmonique de surface par imagerie). Produits à venir : appareil portable de détection d odeurs (gaz, fumée, etc.). Application «Odora Map» : première carte des odeurs. Marchés : santé (personnes souffrant d anosmie : perte de l odorat), environnement (nuisances olfactives) et agroalimentaire (contrôles qualité). Technologies du CEA-Inac et du CEA-Leti. Innovation : industrialisation d un générateur d énergie basé sur des capteurs de mouvements autonomes et sans fil grâce à l association du magnétisme et de la technologie piézoélectrique. Produits : capteurs de mouvements autonomes en énergie capables de transmettre des informations à distance. Marchés : aéronautique, domotique, contrôle d accès, compteurs d eau et de gaz intelligents. Technologies du CEA-Leti et du laboratoire G2Elab. Innovation : identification rapide de nouvelles cibles thérapeutiques adaptées aux caractéristiques génétiques des patients. Objectif : maximiser l efficacité de nouveaux traitements et accélérer leur lancement. Produits : plateforme de criblage fonctionnel par interférence à l ARN. Marchés : Santé, pharmaceutique et recherche. Technologies du CEA-IRTSV et du laboratoire Biomics. Innovation : développement de nanosystèmes de délivrance de médicament extrêmement flexibles, efficaces et à forte charge sur les cellules ciblées, pour la chimiothérapie par exemple. Produits : nanoparticules basées sur la technologie de ciblage Z TECT et le nanovecteur Lipidot de délivrance. Marchés : santé, pharmaceutique et recherche. Technologies du CEA-Leti et d Akrivis Technologies. Janvier

6 Modules de nouvelle génération pour le solaire photovoltaïque à concentration. Plus que jamais, le CEA propose des solutions durables pour la transition énergétique : de grands progrès sont réalisés sur les dispositifs de stockage de l énergie ; le potentiel de l hydrogène dans les systèmes hybrides d alimentation ou de stockage se confirme ; des logiciels innovants pour l efficacité énergétique sont développés Parallèlement, la R&D pour le nucléaire du futur trouve sa pleine mesure au sein du projet Astrid de démonstrateur technologique de réacteur à neutrons rapides refroidi au sodium. 6 Retour sur une année de recherches 2014 Plus d informations sur

7 FÉVRIER STOCKAGE Stocker et restituer la chaleur de la vapeur Le CEA-Liten développe et teste un système de stockage de la chaleur innovant, destiné aux centrales solaires thermodynamiques à génération directe de vapeur. Il tire parti de la chaleur latente de changement de phase du matériau de stockage, ici du sel, qui stocke l énergie de la vapeur en se liquéfiant, puis, en phase de destockage, restitue cette chaleur pour générer de la vapeur. Soitec MARS BIOCARBURANTS DP RECYCLAGE Valoriser les pneus usés avec le projet Trec Développer les technologies allant de la gazéification des pneumatiques usagés à la production d alcool par fermentation du gaz de synthèse obtenu (syngaz). Tel est l un des volets du projet Trec piloté par Michelin qui engage le CEA-Liten, avec Protéus, dans la production d un intermédiaire chimique pour synthétiser les matières premières utilisées dans la fabrication de nouveaux pneus. Casting de microalgues mutantes Des chercheurs du CEA-IBEB publient le premier guide de criblage à haut débit de mutants de la microalgue verte Chlamydomonas reinhardtii, sur la base de leur teneur en huile. Enjeu : étudier la régulation des différentes voies de synthèse et la mobilisation des huiles. Car, plus les algues produisent de lipides, plus elles ont de potentiel comme source de biocarburants liquides. BATTERIES Lancement d une offre à l international Suite au premier «Liten Day» organisé à Tokyo pour promouvoir ses technologies auprès des industriels japonais, le CEA-Liten a participé au Battery Expo, plus gros salon international de batteries. L occasion de présenter, avec sept partenaires de son réseau, son offre en matière de pile à combustible, d efficacité énergétique pour les bâtiments, de véhicule électrique et de smart-grid. Janvier

8 ÉNERGIES RENOUVELABLES AVRIL STOCKAGE L intérêt économique de l intégration de la chaîne hydrogène alimentation électrique d un site isolé, à partir d énergies renouvelables, pose L la question du stockage d énergie et de sa valeur économique. Dans le cadre du projet REVERSE associant le CEA-Liten, le test d options de systèmes montre que l hybridation photovoltaïque/batterie lithium/chaîne hydrogène réduit le coût de production de l électricité. Cela consiste à utiliser la chaîne hydrogène sous deux modes de fonctionnement : prolongation de l autonomie de la batterie grâce à un système de conversion de type pile à combustible ; production d hydrogène par électrolyse lorsque la charge des batteries est au plus haut. L ajout de la chaîne hydrogène réduit ainsi la taille du banc de batteries requis, entraînant une baisse de 16 % du coût de production de l électricité. HYDROGÈNE RECYCLAGE Récupérer les métaux stratégiques des batteries EFFICACITÉ ÉNERGÉTIQUE Un enduit extérieur très isolant Une équipe du CEA-Liten teste, sur l une des maisons «Incas» de l INES, un enduit aux performances isolantes bien supérieures à la laine de roche ou au polystyrène. Baptisé Isogel, il a été développé dans le cadre d un projet piloté par Parex Group. La rupture technologique repose sur l intégration d aérogel de silice à des mortiers hydrauliques pour limiter les déperditions énergétiques. La société SNAM, leader européen dans la collecte et le recyclage des batteries de nouvelle génération, s associe avec le CEA-Liten. Objectif : améliorer les procédés de récupération de métaux stratégiques contenus dans des batteries nickel- métalhydrure. La R&D concerne l extraction par dissolution sélective et la reprécipitation de métaux, notamment les terres rares, lanthane et cérium. Des nanotubes de platine pour les électrodes Les coûts, performance et durée de vie des piles à combustible sont aujourd hui limités par les réactions électrochimiques au niveau de la cathode. Des physiciens du CEA- Inac et du CEA-Liten parviennent à renforcer l action du catalyseur en platine en démultipliant sa surface et en tirant profit de l excellente conductivité électrique de ce métal. Comment? En développant un tapis de nanotubes en platine où ces derniers sont alignés par dépôt chimique en phase vapeur sur un substrat poreux d alumine. L évaluation de cette nanostructure, notamment en condition de fonctionnement de la pile, révèle une meilleure efficacité que les électrodes de carbone revêtues de platine, avec un gain voisin de 30 % en courant produit, pour une surface donnée de platine. ÉNERGIE SOLAIRE Projet Soltex : des textiles photovoltaïques révolutionnaires Créer un fil textile photovoltaïque pouvant produire de l énergie à partir de lumière naturelle ou artificielle. Tel est l objectif du projet Soltex que lance Sunpartner Technologies avec le soutien de Bpifrance. Le CEA-Liten intervient dans la phase de développement du fil en s appuyant sur ses compétences et son expertise du photovoltaïque en couches minces. 8 Retour sur une année de recherches 2014 Plus d informations sur

9 JUIN RÉSEAUX Des batteries lithium-ion pour intégrer du photovoltaïque Comment garantir l intégration d électricité photovoltaïque dans le réseau, sans générer de surcoût sur les infrastructures? Dans le cadre du projet IPERD, le CEA propose une solution avec un système de stockage à base de batteries lithiumion pour mieux gérer l intégration photovoltaïque dans un réseau basse tension, via la maîtrise d un plan de tension et des flux de puissance. JUILLET BATTERIES Test de batteries en conditions réelles ELLISUP ÉNERGIE SOLAIRE Le CEA-Liten valide un automate temps réel pour gérer et sécuriser la station de recharge de bus électrique ELLISUP. Ce système permet, en outre, de remonter les informations de diagnostics d alimentation et de contrôler le dispositif de puissance selon le mode de marche. Enjeu : utiliser cette station de recharge pour créer de nouvelles lignes de test des batteries en conditions réelles. 19,94 % de rendement pour l hétérojonction Les rendements les plus élevés de conversion électrique sur silicium cristallin reposent sur la combinaison de l hétérojonction silicium avec des contacts interdigités en face arrière. Grâce à cette technologie, le CEA-Liten et des partenaires français et européens obtiennent un rendement certifié à 19,94 % avec un procédé industriel. Un résultat parmi les meilleurs au monde. GESTION ÉNERGÉTIQUE Simuler un smart-grid avec la plateforme Grenad Dans le cadre des projets EDENS et Resilient, le CEA-List conçoit la plateforme Grenad de simulation et de pilotage de réseaux smart-grid pour la gestion énergétique. Basée sur la technologie «multiagent», elle est testée avec succès à l échelle d un écoquartier comportant de nombreux bâtiments, plusieurs producteurs d énergie, des dispositifs de stockage et plusieurs réseaux énergétiques. Il s agit d optimiser des systèmes autonomes distribués pour réduire les pics de consommation électrique, privilégier la consommation d énergie produite localement et de réduire l empreinte carbone. Capable de s interfacer avec des outils logiciels standards, Grenad permet de modéliser les comportements spécifiques des «agents» par simulations physiques réalistes ou des sources de mesures externes. HYDROGÈNE Mieux gérer l eau des micropiles à combustible Les micropiles à combustible ont un avenir certain dans les chargeurs : indépendantes au réseau, elles permettent une gestion de l énergie instantanée et autonome. Le CEA-Liten s intéresse à la gestion de l eau, produite à la cathode, et au développement des couches associées qui doivent assurer à la fois une évaporation de l eau, tout en maintenant un niveau d hydratation suffisant pour le fonctionnement de la micropile. Grâce à la nouvelle station d imagerie neutronique du réacteur Orphée à Saclay (CEA-CNRS- LLB), les chercheurs visualisent in operando la nucléation et la croissance des domaines d eau liquide dans un système pile de 5W qu ils ont développé. De quoi mieux comprendre les mécanismes de gestion d eau. Janvier

10 ÉNERGIES RENOUVELABLES OCTOBRE DÉCEMBRE BIOCARBURANTS Produire du méthanol en recyclant du CO 2 Une équipe du CEA-Iramis met au point une technique inédite de synthèse de méthanol à partir d acide formique. Moins coûteuse et plus efficace que celle développée par les chercheurs américains, avec un rendement de 50 % contre 2 %, elle ouvre la voie du recyclage du CO 2 en méthanol. En effet, l acide formique s obtient facilement à partir de CO 2! HYDROGÈNE NOVEMBRE GESTION ÉNERGÉTIQUE Le pilotage énergétique des villes de demain Piloté par Embix et impliquant des équipes du CEA-List et du CEA-Liten, le projet EPIT 2.0 présente un système de gestion intelligente de l énergie, en pilotant en temps réel la production, le stockage et la consommation énergétique. Testé sur deux sites (les sièges d Alstom Grid et de Bouygues Construction), il permet notamment une baisse de consommation de 7 % entre 2013 et BIOCARBURANTS Des cocktails d enzymes pour dégrader la biomasse végétale Des chercheurs du CEA-IG (Genoscope) caractérisent la dégra dation des polysaccharides chez Clostridium phytofermentans, une bactérie capable de transformer les débris végétaux en biocarburant. En purifiant 56 enzymes et en précisant le rôle de 32 d entre elles, il est apparu que cette dégradation nécessitait souvent l action combinée de plusieurs enzymes. Une production bas carbone à très haut rendement Le CEA-Liten développe un système de production d hydrogène par électrolyse de la vapeur d eau à haute température, alimentée par de l électricité. Conçu pour limiter les coûts d investissement et d opération et comme alternative à la production par reformage de méthane/gaz naturel, émetteur de CO 2, ce système présente de plus un rendement supérieur à 90 %. ÉNERGIE SOLAIRE Nouveau record mondial : 46 % de rendement pour le solaire à concentration Une cellule solaire à multijonction convertissant 46 % du rayonnement solaire en électricité est développée par le CEA-Leti, la société Soitec et l Institut Fraunhofer ISE. Et ce, grâce à leur technologie permettant d empiler quatre jonctions dans une cellule, contre trois avec les méthodes standards. Ce record mondial intervient un an après celui obtenu par la même équipe (44,7 %), confirmant la forte compétitivité de la recherche et de l industrie photovoltaïque européennes. Le solaire multi jonction est au cœur des systèmes photovoltaïques à concentration qui produisent une électricité à un coût compétitif, dans de grandes centrales solaires installées dans les régions qui bénéficient d un ensoleillement direct élevé. 10 Retour sur une année de recherches 2014 Plus d informations sur

11 ÉNERGIE NUCLÉAIRE JANVIER MARS CYCLE DU COMBUSTIBLE RÉACTEUR DE BASE Fin de la qualification du combustible du RJH L L a campagne d irradiation de cinq des éléments du combustible du réacteur expérimental RJH, fabriqués par AREVA selon les spécifications du CEA-DEN, s achève. Réalisée dans le réacteur belge BR2, elle vise la qualification du combustible dans les conditions de fonctionnement du réacteur RJH. e laboratoire Atalante du CEADEN à Marcoule reçoit la prestigieuse distinction de «Nuclear Historic Landmark». Décerné par l American Nuclear Society, ce prix récompense des sites ou installations ayant accompli de par le monde des avancées scientifiques exceptionnelles, ou ayant contribué de manière importante au développement des technologies nucléaires civiles. Mis en service à partir de 1992, Atalante est dédié aux études sur la chimie du cycle du combustible. Il permet de réaliser, en un seul lieu, des travaux allant de la recherche fondamentale jusqu à des expériences préindustrielles. Il répond ainsi, en toute sécurité, aux besoins industriels du nucléaire d aujourd hui et de demain. Atalante récompensé MAI SIMULATION Nouvelle version de CRESCENDO pour l étude des matériaux I DÉMANTÈLEMENT nstallée sur la plateforme commune CEA-EDF, la nouvelle version du code CRESCENDO, développée par le CEA-DEN et EDF, est testée avec succès. Ce code permet de simuler l évolution d une microstructure induite par une irradiation. Sa version 3.0 intègre comme nouveautés la prédiction du comportement des matériaux aux fortes doses et les effets d une contrainte mécanique sur la microstructure. RM2 : découpe des 1ers blocs de béton L es premiers blocs de béton, liés aux démantèlement de la petite ligne de chaînes de cellules blindées du bâtiment RM2 sur le centre CEA de Fontenay-auxRoses, sont produits. Pour parvenir à ce résultat, qui représente l un des jalons de la phase finale du démantèlement des équipements de ce chantier, les équipes du CEA-DEN ont dû franchir avec succès un grand nombre d étapes préalables. FUSION NUCLÉAIRE Le transport de particules dans un plasma L e transport des particules présentes dans le plasma est un point clé de la fusion magnétique. Une relation entre ce transport et les turbulences du plasma est mise en évidence par une équipe du CEA-IRFM dans son tokamak Tore Supra. Ces nouvelles observations, importantes pour prédire les performances d Iter, sont en accord avec les simulations numériques ab initio de la turbulence du plasma. Janvier

12 ÉNERGIE NUCLÉAIRE MAI NUCLÉAIRE DU FUTUR Le Japon collabore au programme Astrid Un accord de coopération est signé entre le CEA et deux ministères japonais, prévoyant la contribution du Japon aux travaux de conception et de R&D du programme Astrid, jusqu à l issue de sa phase d étude, fin Cet accord élargit ainsi le cercle des collaborations que le CEA-DEN fédère autour de ce projet de démonstrateur technologique de réacteur à neutrons rapides refroidi au sodium. En parallèle, les innovations technologiques se poursuivent, parmi lesquelles la conception d une nouvelle image du cœur du réacteur qui intègre des dispositifs complémentaires de sûreté, les premiers tests d une maquette d un échangeur sodium-gaz, et ceux d une pompe électromagnétique haut-débit (voir dans cette rubrique). JUILLET DÉMANTÈLEMENT ET GESTION DES DÉCHETS Enquêtes publiques Diadem et Phénix Les deux enquêtes publiques, dédiées à la demande d autorisation de création de l installation d entreposage de déchets Diadem et de mise à l arrêt définitif et de démantèlement du réacteur Phénix sur le site CEA-DEN de Marcoule, se sont conclues par un avis favorable «sans réserve» de la Commission d enquête. Elles se sont tenues sur une durée de six semaines sur un périmètre de onze communes autour du site de Marcoule. AOÛT ENVIRONNEMENT Analyses précises de plutonium près de Fukushima Pour la première fois, l isotopie des traces de plutonium présentes dans les sédiments charriés par les rivières côtières est mesurée avec précision dans la région de Fukushima. Exécutée dans le cadre du programme francojaponais Tofu, impliquant des équipes du LSCE, cette analyse permettra de quantifier la dispersion des sédiments contaminés vers l océan Pacifique. SEPTEMBRE SIMULATION Modélisation du cœur d Astrid Le nouveau code de neutronique multifilière APOLLO3, développé par des chercheurs du CEA-DEN, prouve ses excellentes performances. Pour la première fois, il permet de réaliser la modélisation et la simulation neutronique d un assemblage complet du cœur d Astrid, projet de démonstrateur technologique de réacteur à neutrons rapides refroidi au sodium. GESTION DES DÉCHETS Mise en service d Agate Agate, installation de gestion avancée et de traitement des effluents radio actifs produits notamment sur le centre CEA de Cadarache, est mise en service. Suite aux autorisations délivrées par l Autorité de sûreté nucléaire, une première citerne contenant 14 m 3 d effluents radioactifs est entrée dans le hall camion d Agate pour y être traitée. 12 Retour sur une année de recherches 2014 Plus d informations sur

13 OCTOBRE NOVEMBRE SÛRETÉ NUCLÉAIRE 4 e essai VERDON pour les réacteurs de génération 2 Améliorer la connaissance du comportement des produits de fission en situation d accident grave des réacteurs à eau légère. Voici l enjeu des expériences Verdon, dont le quatrième essai mené sur du combustible MOX est réalisé avec succès dans les installations du CEA-DEN à Cadarache. Les essais permettent d enrichir la base de données expérimentales sur laquelle repose la validation des modèles. Ils consistent à porter à haute température et sous atmosphère contrôlée un échantillon de combustible fraîchement ré-irradié et à mesurer en ligne les relâchements et dépôts des produits de fission. NUCLÉAIRE DU FUTUR Une pompe électromagnétique haut débit pour Astrid Dans le cadre du projet Astrid de démonstrateur technologique de réacteur à neutrons rapides refroidi au sodium, les équipes du CEA-DEN réalisent une boucle d essais en sodium et un démonstrateur de pompe électromagnétique pour les circuits secondaires. D un débit de 1500 m 3 /h, un record européen, cette pompe innovante est conçue pour entraîner le sodium dans les circuits, non plus mécaniquement mais par application d un champ magnétique. La circulation est donc contrôlée totalement depuis l extérieur des circuits pour une sûreté accrue. Montée cette année sur la boucle d essais, la pompe sera testée dès Suivront quatre ans d exploitation pour valider les modèles et proposer un design optimal pour les pompes d Astrid développées en collaboration avec Toshiba. ACCRÉDITATION Le LANIE accrédité par l AIEA ÀSaclay, le Laboratoire de développement analytique nucléaire isotopique et élémentaire (Lanie) du CEA-DEN est accrédité par l Agence internationale de l énergie atomique (AIEA) pour les analyses isotopiques et élémentaires d uranium et de plutonium. Le Lanie rejoint ainsi le réseau NWAL de l AIEA, dédié aux analyses d échantillons dans le cadre de ses activités de contrôle. CHIMIE SÉPARATIVE Mieux comprendre l extraction synergique d uranium Le CEA-DEN et l ICSM publient une étude sur les mécanismes synergiques conditionnant l extraction sélective de l uranium des minerais phosphoriques. Fondée sur des approches expérimentales et théoriques inédites, elle permet de préciser le rôle de chaque molécule et de mieux comprendre les phénomènes synergiques. Une avancée pour le développement de systèmes d extraction plus performants. Janvier

14 Avec la mise en service des installations Epure et LMJ, le CEA franchit des jalons déterminants du Programme Simulation qui vise la fiabilité et la sûreté des têtes nucléaires françaises sans recours à des essais. Par ailleurs, sa contribution au programme interministériel de lutte contre les menaces NRBC-E qu il pilote, se densifie. Les innovations se poursuivent, notamment en collaboration avec différentes équipes du CEA, et de nombreux transferts technologiques sont finalisés avec des partenaires industriels. Chambre d expérience du LMJ. 14 Retour sur une année de recherches 2014 Plus d informations sur

15 FÉVRIER PROGRAMME NRBC-E Transfert industriel du système Damas Le système Damas de détection à distance et en temps réel de bombes humaines dans les transports de masse est transféré à la société Egidium. Développé par le CEA- List et le CEA-DAM, dans le cadre du programme OTAN Standex piloté par le CEA-DAM, il assure la gestion des données fournies par des détecteurs d explosifs et par un système de suivi par vidéo-tracking des personnes suspectes. AVRIL PROGRAMME NRBC-E Ricine et toxine de Shiga : découverte d une molécule active Des chercheurs du CEA-IBITECS découvrent, en laboratoire, une molécule active contre la ricine et la toxine de Shiga. Dans le cadre du programme de R&D NRBC-E, la suite des travaux consistera à développer cette molécule, baptisée (S)-Retro-2-1, pour obtenir un antidote utilisable chez l humain. Un partenaire industriel assurera alors sa fabrication. MARS CYBERSÉCURITÉ Frama-C, outil leader du CEA-List outil Frama-C du CEA-List est le L seul à satisfaire le nouveau critère de cybersécurité, «Ockham» de l Agence américaine des normes et des technologies (NIST). Il parvient à trouver l intégralité des failles de sécurité parmi les classes de vulnérabilité les plus dangereuses dans un logiciel, lors d un test mené sur logiciels de référence. SÉCURITÉ SANITAIRE Détection rapide de pathogènes sur le terrain Le prototype de Microprep, dispositif du CEA-Leti pour la détection rapide et automatisée de pathogènes sur le terrain, réussit les tests de la société Faure Ingénierie. Cette dernière a utilisé des échantillons aérosolés de bactéries. Microprep a alors parfaitement fonctionné, depuis la collecte des échantillons, jusqu à leur analyse. Prochaine étape : intégrer un module PCR dans le système. MAI GESTION DE CRISE Évaluation du logiciel CERES NRBC-E Évaluer les concentrations et les dépôts de substances dangereuses, leur infiltration dans les bâtiments et l impact d agents radioactifs, chimiques ou biologiques : voici l objet du logiciel CERES NRBC-E dont la dernière version est testée par des chercheurs du CEA-DAM lors d un exercice de crise virtuel. Résultat : en moins de 15 minutes, il calcule l évolution d un panache toxique, définit les zones de danger et détermine les conséquences sanitaires. Développé dans le cadre du programme interministériel de R&D NRBC-E, cet outil d aide à la décision, sans équivalent en Europe, intéresse industriels et organisations publiques. Ceres / NRBC-E Janvier

16 DÉFENSE & SÉCURITÉ JUIN INNOVATION Un pare-brise «intelligent» pour les véhicules militaires Le pare-brise «intelligent» du CEA-Leti est présenté par l industriel Optsys au salon Eurosatory. Principe du système : faire bénéficier le conducteur d un affichage, interactif et furtif, d informations et d images de réalité augmentée sur son pare-brise, muni d un film holographique, grâce à un système de projection- acquisition installé dans un casque. JUILLET PROGRAMME NRBC-E Détection de la maladie du charbon Dans le cadre du programme interministériel de R&D NRBC-E, une équipe du CEA-IBITECS met au point une nouvelle méthode de détection de l agent de la maladie du charbon, ou anthrax. Plus spécifique et sensible que les méthodes actuelles, cette technique par spectrométrie de masse ne requiert aucune culture bactérienne et repose sur des marqueurs protéiques propres à la bactérie Bacillus anthracis. AOÛT PROGRAMME NRBC-E Transfert industriel de la technologie Biodosi Un bio-collecteur individuel d aérosols biologiques à haut rendement, baptisé Biodosi, fait l objet d un accord de licence avec la société Bertin, incluant la création d un laboratoire commun. Développé par le CEA-Leti et le LSCE, ce système a vu le jour dans le cadre du programme interministériel de R&D NRBC-E piloté par le CEA-DAM. Biodosi SEPTEMBRE PROPULSION NUCLÉAIRE Dernière étape avant les essais globaux du RES Suite au succès, en avril, des «essais de type T1» de mise sous tension et de test du contrôle-commande du Réacteur d essais à terre (RES) à Cadarache, les «essais de type T2» commencent. Ces essais d ensemble portent sur les réglages des actionneurs et des systèmes fonctionnels de la chaufferie, afin d en vérifier les performances. Ils sont un préalable aux essais globaux du réacteur, avant le chargement du cœur prévu en 2016 et la divergence à l issue. À sa mise en service, le RES fera partie des grands outils expérimentaux. Dédié essentiellement aux programmes de la propulstion navale, il permettra notamment de mieux modéliser le fonctionnement des réacteurs en exploitation et futurs, et de mieux maîtriser le comportement sous irradiation du combustible nucléaire. Animaviva GÉOPHYSIQUE Nouvel accord de licence en géophysique Un accord de licence est signé entre le CEA et la société FEDD pour la fabrication et la commercialisation d un ensemble de coffrets électroniques dédiés aux chaînes de mesures sismiques et infrasons déployées à travers le monde par le Département analyse surveillance environnement du CEA- DAM. Cet accord concerne notamment les coffrets SMAD d authentification des données transmises. 16 Retour sur une année de recherches 2014 Plus d informations sur

17 OCTOBRE PROGRAMME SIMULATION Première expérience du LMJ CYBERSÉCURITÉ Environnement de validation de logiciels critiques Sur la base de son expertise en sûreté de fonctionnement, et en s appuyant sur les techniques innovantes d analyse de code qu il a développé, le CEA-List propose un environnement outillé pour la validation de logiciels critiques. Parmi ces outils répondant aux enjeux de cybersécurité : les technologies Caveat et Frama-C, cette dernière étant portée par l entreprise Trustinsoft, essaimée du CEA. Équipement de recherche exceptionnel, dont un seul équivalent existe au monde (en Californie), le Laser Mégajoule (LMJ) est mis en service sur le centre du Cesta. Il est une composante majeure du programme Simulation, mis en place pour garantir la fiabilité et la sûreté des têtes nucléaires françaises sans recourir à de nouveaux essais. Le LMJ sert à étudier, à toute petite échelle, le comportement des matériaux dans des conditions extrêmes de température et de pression. Il est ainsi dimensionné pour délivrer, sur une cible de quelques millimètres, une énergie lumineuse supérieure à 1 million de joules, en quelques milliardièmes de seconde. Outre les besoins propres au CEA, le LMJ ouvrira une partie significative de son temps d utilisation à la communauté scientifique, pour explorer de nouvelles voies de recherche. NOVEMBRE PROGRAMME NRBC-E Événement Secure day NRBC-E 2014 PROGRAMME SIMULATION L installation Epure est opérationnelle Le CEA-DAM procède à la première expérience de l installation de radiographie et d hydrodynamique Epure. Cette installation est désormais opérationnelle pour caractériser les matériaux soumis à de très fortes sollicitations. Sa mise en œuvre est un succès, de l assemblage de l édifice expérimental jusqu au fonctionnement de la machine. La radiographie obtenue est d excellente qualité et une première comparaison entre la prévision et les résultats expérimentaux montre un bon accord. Installation radiographique et hydrodynamique franco-britannique, située sur le centre CEA de Valduc, Epure est l une des composantes du programme Simulation qui vise à garantir la fiabilité et la sûreté des têtes nucléaires sans recourir à de nouveaux essais nucléaires. L. Godart/CEA Proposer un tour d horizon des technologies les plus avancées pour prévenir et lutter contre les menaces NRBC-E : tel est l objectif de la journée «Secure day» organisée par le CEA- DAM. Placée sous le haut patronage du SGDSN et de la DGA, cet événement a rassemblé plus de 250 personnes, dont les principaux acteurs nationaux : pouvoirs publics, chercheurs, utilisateurs et industriels du domaine. Janvier

18 SANTÉ & BIOLOGIE Capteurs d acide lactique et de glucose sur un substrat souple. Avec la thérapie génique ou la stimulation nerveuse, le CEA explore des traitements de la maladie de Parkinson. Ces succès illustrent le large spectre de compétences des équipes qui, en association avec leurs partenaires académiques et industriels, répondent au plus près aux enjeux sociétaux en matière de santé. Des innovations allant du développement d un test de détection ultrarapide du virus Ebola à la réalisation de logiciels accompagnant la chirurgie osseuse, en passant par l analyse du fonctionnement individuel des neurones 18 Retour sur une année de recherches 2014 Plus d informations sur

19 L. Godart/CEA JANVIER NEUROLOGIE Une thérapie génique prometteuse contre Parkinson Quinze patients atteints d une forme sévère de la maladie de Parkinson bénéficient d un nouveau traitement par thérapie génique. Principe : injecter un vecteur lentiviral (le ProSavin ) exprimant les gènes de trois enzymes indispensables à la biosynthèse de dopamine qui fait défaut dans la maladie. Avec un recul de quatre ans, cette étude clinique démontre l innocuité et la tolérance du vecteur chez l Homme. De plus, les symptômes moteurs de la maladie ont été améliorés jusqu à douze mois après l opération. Une avancée obtenue par une équipe franco-anglaise (AP-HP, Inserm, CEA/Mircen et SHFJ, UPEC, Oxford Biomedica, Cambridge University) coordonnée par le Pr Stéphane Palfi (chef du service de neurochirurgie de l hôpital Henri-Mondor). AP-HP FÉVRIER GÉNÉTIQUE L hérédité n est pas que génétique Une étude menée par une équipe internationale, impliquant des chercheurs du CEA-IG (Genoscope), apporte, pour la première fois, la preuve que l aspect héréditaire mesurable peut reposer sur des variations d ordre épigénétique : les changements d expression des gènes transmissibles au cours des divisions cellulaires peuvent être indépendants de toute variation de la séquence de l ADN. BIOTECHNOLOGIES Un espoir contre les rechutes du paludisme Éliminer les rechutes de paludisme en associant une molécule qui réveille des formes dormantes du parasite à un traitement ayant fait ses preuves d efficacité sur le parasite en cours de multiplication : voici le nouveau concept «Wake & Kill» élaboré par une collaboration scientifique comprenant des chercheurs du CEA-IMETI. Des résultats porteurs d espoir dans la prise en charge du paludisme. Janvier

20 SANTÉ & BIOLOGIE FÉVRIER AVRIL IMAGERIE MÉDICALE Un nouveau capteur pour associer IRM et TEP Dans le cadre du projet européen SPADnet, un capteur sensible au photon visible unique est développé pour remplacer les tubes photomultiplicateurs dans la Tomographie par émission de positons, et rendre cette modalité compatible avec l Imagerie par résonance magnétique. Le CEA-Leti était en charge de l assemblage et de la caractérisation de ce capteur digital- SiPM qui a fait ses preuves. MARS G. Cottet/CEA BIOLOGIE MOLÉCULAIRE Une enzyme utilisée comme antivirus Des chercheurs du CEA-IBITECS améliorent la réponse immunitaire à une infection virale chez un modèle rongeur grâce à l inhibiteur d une enzyme, la MMP-12, qu ils ont développé. Cet inhibiteur bloque l action de la MMP-12 à l extérieur des cellules contre l interféron-alpha, connu pour participer à la défense de l organisme. Des essais précliniques de cet antivirus sont programmés. RADIOTHÉRAPIE Mesures précises des doses en radiothérapie par mini-faisceaux Dans le cadre du projet européen MetrEXtRT, portant sur l extension du système de références dosimétriques aux mini-faisceaux de radiothérapie, le CEA-List développe une nouvelle approche. Celle-ci se base non plus sur la mesure absolue d une dose ponctuelle mais, sur celle du produit dose-surface associée à une cartographie 2D de la dose. Il a ainsi fait l acquisition de films gafchromiques EBT3 et d un scanner de lecture permettant de cartographier les doses avec une bonne résolution spatiale. Un protocole de mesure a été mis au point et testé avec succès? Une fois validée, cette approche pourra être mise en œuvre pour les techniques de radiothérapie innovantes telles que la Radiothérapie conformationnelle par Modulation d Intensité. BIOLOGIE MOLÉCULAIRE Un processus de réparation de l ADN identifié Un nouveau mécanisme de réparation d une des altérations majeures de l ADN, la «lésion Uracile», est découvert par une collaboration internationale. Il a été identifié sur des fragments d ADN synthétiques grâce à une approche, mise au point par les chercheurs du CEA-Inac, reposant sur la spectrométrie de masse, une technique analytique qui utilise une source d ionisation par laser. DP GÉNOMIQUE Découverte d un nouveau virus géant ithovirus», nouveau type de «Pvirus géant, est découvert dans le sol gelé de l extrême Nord-Est sibérien. Inoffensif pour l homme et les animaux, il a survécu plus de ans à la congélation. Malgré une morphologie proche de celle du Pandoravirus, l analyse de son génome et de son mode de réplication, par des chercheurs du CEA-IRTSV et du CEA-IG, montre l originalité de Pithovirus. 20 Retour sur une année de recherches 2014 Plus d informations sur

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