janvier 2014 Le magazine de la recherche et de ses applications physique chimie énergies bas carbone technologies pour l information

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1 janvier 2014 Le magazine de la recherche et de ses applications physique chimie énergies bas carbone technologies pour l information défense & sécurité technologies pour la santé Retour recherches2013 sur une année de

2 SOMMAIRE Retour sur une année de recherches repères Budget Ressources humaines Investissement Relations internationales Organisme Valorisation de la recherche Transfert technologique Innovation Recherche européenne Science & société 06 énergies bas carbone Énergie nucléaire Nucléaire du futur Gestion des déchets Installation expérimentale Démantèlement Nucléaire actuel Ressources en uranium Simulation Fusion nucléaire Énergies renouvelables Batteries Thermoélectricité Hydrogène Biocarburants Efficacité énergétique Énergie solaire Stockage Matériaux 14 défense & sécurité Dissuasion nucléaire Sécurité Programme simulation Programme NRBC-E Sécurité informatique Gestion de crise Surveillance nucléaire Sécurité sanitaire 18 Technologies pour la santé Assistance Neurologie Biologie Biologie moléculaire Radiothérapie Biochimie Génomique Biotechnologie Imagerie 24 Technologies pour l information Microélectronique Robotique Communication Contrôle non destructif Levée de fonds Calcul haute performance Réseaux électriques Spintronique Électronique organique Optique Photonique Logiciels 30 Physique & chimie Physique Laser Magnétisme Chimie Expédition spatiale Physique théorique Physique nucléaire Physique des particules Climatologie Astrophysique Les laboraroires, instituts et directions du cea cités dans ce numéro CNG Centre national de génotypage DAM Direction des applications militaires DEN Direction de l énergie nucléaire I 2 BM Institut d imagerie biomédicale IBEB Institut de biologie environnementale et biotechnologie IBiTec-S Institut de biologie et de technologie de Saclay IG Institut de génomique IMETI Institut des maladies émergentes et des thérapies innovantes Inac Institut nanosciences et cryogénie Iramis Institut rayonnement et matière IRCM Institut de radiobiologie cellulaire et moléculaire 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 2013 Plus d informations sur

3 éditos garder le cap de l excellence & L. Godart/CEA de l innovation bernard bigot administrateur général du cea Des équipes mobilisées a été une année particulièrement riche 2013 en événements. Donner crédibilité aux solutions technologiques aptes à réduire notre dépendance nationale aux énergies fossiles importées, renforcer la compétitivité de nos entreprises par un fort développement de l innovation et ainsi contribuer à la ré-industrialisation de la France : deux missions confiées au CEA par l État qui lui ont valu de connaître de beaux succès scientifiques et une large reconnaissance nationale et internationale. Au sein de l alliance ANCRE, le CEA a fortement contribué au débat sur la transition énergétique en proposant aux parties prenantes trois différents scénarios énergétiques fortement typés. L efficacité énergétique et le développement des énergies renouvelables sont par ailleurs l une des priorités - avec l économie du vivant et les nouvelles technologies - des 34 plans de reconquête industrielle lancés par le Président de la République en septembre et dans lesquels les équipes du CEA sont très impliquées. Leur détermination à œuvrer en soutien aux industriels sur les technologies clefs génériques s est également illustrée par le démarrage réussi des trois plateformes régionales de transfert technologique (PRTT) à Nantes, Bordeaux et Toulouse et par la signature du Pacte Lorraine prévoyant notamment l installation d une PRTT spécifique à Metz. Dans cette dynamique, le CEA a su profiter des opportunités offertes par le Programme des Investissements d avenir qui ont contribué au financement du programme Nano 2017, porté avec ST Microelectronics, et d INES 2, plateforme dédiée à l énergie solaire. Les équipes du CEA ont reçu instruction de se mobiliser autour du nouveau programmecadre européen de R&D, Horizon 2020, en se préparant activement à répondre aux futurs appels à projets. Cette reconnaissance sur la durée et la confiance qui lui est accordée, le CEA les doit également à une recherche fondamentale de très haut niveau et à une politique dynamique et attractive de valorisation de la recherche technologique qui le hisse à la deuxième place des déposants français de brevets. La boussole et le gouvernail «i tu veux savoir où tu vas, regarde d où tu viens» nous dit le proverbe S sénégalais. Plutôt que de singulariser tel ou tel fait marquant dans une moisson passionnante ou de rappeler telle distinction exemplaire, je vous invite à lire ce recueil en réfléchissant à l histoire et à l avenir dans une seule et même préoccupation : les missions du CEA et le devoir envers nos concitoyens. Le CEA a deux missions régaliennes : la dissuasion nucléaire et les énergies bas carbone, nucléaires et alternatives. Pour les mener à bien, il a besoin d un socle de recherches fondamentales dans les sciences de la matière, de la vie et du numérique. De plus, sans perdre de vue le devoir de remplir ses missions stratégiques qui sont sa raison d être et doivent demeurer ses priorités, le CEA se doit de faire bon usage des deniers publics. De ce fait, la science et l ingénierie qu il réunit à un rare niveau d excellence, le CEA se doit de les mobiliser aussi bien au service d une recherche fondamentale, qui bénéficiera alors pleinement de cet assemblage unique, que pour un transfert vers l industrie, d autant plus performant que profondément ancré dans des compétences et des missions stratégiques. Depuis le début de son histoire, le CEA a été créé comme l un des piliers au service de l indépendance de notre pays et, comme tel, il a contribué à son indépendance énergétique. Aujourd hui, il doit participer à son redressement industriel et à son indépendance économique sans lesquels toute autre indépendance serait un vain mot. Les missions ne se succèdent pas, elles se complètent. Et si le navire a besoin d un gouvernail et d un barreur par gros temps, il lui faut aussi une boussole affranchie des secousses que l océan impose au bateau. Cette boussole, pour le CEA, c est une vision claire et explicite de ses missions et de ses priorités. L. Godart/CEA yves bréchet haut-commissaire à l énergie atomique Janvier

4 repères 2013 budget 4,5 milliards Budget du CEA en ,7 milliard est alloué au secteur défense, 2,8 milliards au secteur civil. Il est subventionné à 65 % par l État, le reste provenant des fonds dédiés au démantèlement et à l assainissement ainsi que des recettes externes (901 millions ). Axes de recherche 1427 M : Énergies bas carbone et recherche fondamentale associée 157 M : Conception, exploitation des TGIR et recherche fondamentale associée 112 M : Recherche en sciences du vivant sur les technologies pour la santé et les biotechnologies 331 M : Micronanotechnologies et technologies des systèmes numériques 48 M : Recherche fondamentale pour les technologies de l information et de la santé 32 M : Enseignement supérieur et formation 525 M : Soutien général et patrimoine Programmes 100 M : ITER (Réacteur expérimental de fusion nucléaire) 4 M : CENALT (Centre d alerte au tsunami) Secteur civil 2,8milliards 8 M : TGCC (Très grand centre de calcul intensif) 11 M : NRBC-E (Lutte contre le terrorisme/ hors budget défense) ressources humaines relations internationales techniciens, ingénieurs, chercheurs et collaborateurs du CEA Ce nombre représente l ensemble des salariés du CEA en contrat à durée indéterminée (CDI) au 31 décembre représentations du CEA à l étranger Les conseillers nucléaires du CEA sont en poste au sein des ambassades de France à Berlin, Brasilia, Budapest, Londres, Moscou, New Delhi, Pékin, Séoul, Tokyo, Varsovie et Washington, ainsi qu au sein de la représentation permanente de la France auprès de l AIEA à Vienne et de la Commission européenne à Bruxelles. Certains conseillers nucléaires couvrent également plusieurs pays à partir de leur ambassade d accueil. investissement 38 M de dotation pour le nouveau fonds ATI CEA Investissement, filiale du CEA, met en place le fonds Amorçage technologique investissement (ATI) dédié à de jeunes sociétés dont l offre repose sur une innovation technologique forte dans les domaines d activité du CEA. ATI est souscrit, à hauteur de 18 millions d euros, par le Fonds national d amorçage (FNA), géré pour le compte de l État dans le cadre du programme d Investissements d avenir, par CDC Entreprises, future entité de la Banque publique d investissements. Le CEA et CEA Investissement investissent 13 millions d euros et trois investisseurs industriels, EDF, Safran et Biomérieux, apportent 7 millions d euros. ORGANISME 10 centres du CEA et 5 PRTT Le CEA compte sur 10 centres (en noir) et 5 plateformes régionales de transfert technologique (en rouge). FONTENAY-AUX-ROSES DAM-ILE-DE-FRANCE SACLAY METZ NANTES VALDUC LE RIPAULT GRENOBLE BORDEAUX GRAMAT CESTA MARCOULE TOULOUSE CADARACHE 4 Retour sur une année de recherches 2013 Plus d informations sur

5 VALORISATION DE LA RECHERCHE 566 brevets publiés en 2012 Le CEA maintient sa position de 1 er organisme public de recherche en France, selon l Institut national de la protection intellectuelle (Inpi). La progression de 3,9 % par rapport à 2011 lui permet d atteindre la 2 e place des déposants de brevets en France, derrière PSA Peugeot Citroën. Ces résultats confirment la présence du CEA, pour la troisième année consécutive, dans le Top 100 Global Innovators, classement par la société Thomson Reuters des entreprises et organismes les plus innovants au monde. science & société personnes accueillies par le CEA De nombreux publics (scolaires, étudiants, enseignants, grand public ) sont venus découvrir en 2013 l environnement scientifique et technologique du CEA. Des actions ont été organisées par tous les centres du CEA : rencontres avec les chercheurs, visites de laboratoires, conférences, déplacements dans les établissements scolaires, participations à des manifestations nationales (Semaine du développement durable, Nuit des chercheurs, Journées du patrimoine, Fête de la science, etc.). Le CEA a par ailleurs organisé des événements spécifiques : «Scientifique, toi aussi!» : accueil de lycéens, le même jour sur les 10 centres du CEA, pour favoriser l échange des scolaires avec les chercheurs lors de speed-dating, mini-conférences et visites de laboratoires. «La science en marche» : «formation-terrain» de 35 professeurs de physique-chimie (lycée) venus de toute la France, sur le centre CEA de Saclay. Pendant trois jours, ils ont travaillé avec les chercheurs, dans leurs laboratoires, sur des thèmes en lien avec les programmes d enseignement. 21 m de commandes passées avec le CEA Des industriels ont passé de nombreuses commandes de R&D auprès des équipes de CEA Tech via les plateformes régionales de transfert technologique de Nantes, Bordeaux et Toulouse. Passées en 2013, ces commandes, dont 9 millions d euros ont été facturés en 2013, courent sur 3 ans. recherche européenne 32 % de taux de réussite pour les projets CEA présentés à la Commission européenne Le bilan des projets CEA financés par le FP (septième programme-cadre de R&D technologique) est de 763 dossiers retenus par la Commission européenne sur les 2357 soumis durant cette période, soit 32 % de taux de réussite. Plus de 90 % des projets s inscrivent en cohérence avec les grands axes stratégiques du CEA. Ils illustrent une dynamique, enclenchée il y a plusieurs années, qui s amplifiera dans le cadre d Horizon 2020 (programme-cadre de R&D technologique ). TRANSFERT TECHNOLOGIQUE INNOVATION 8 lauréats du CEA récompensés par le concours d aide à la création d entreprises innovantes projets sont primés dans la catégorie «création développement» : AVALUN (diagnostic in-vitro, CEA-Leti), LXRepair (diagnostic in-vitro, CEA-Inac), NAWATechnologies (concept de condensateur de haute-énergie, CEA-Iramis), PRIMO1D (solutions électroniques filaires, CEA-Leti), PRONE Systems (systèmes biomimétiques de reconnaissances d odeurs, CEA-List), TrustInsoft (prévention de la cybercriminalité, CEA-List). 2 autres relèvent de la catégorie «émergence» : ELMESS (matériaux minéraux, CEA- Leti) et OLED4LIFE (diodes électroluminescentes organiques, CEA-Leti). Répartition des projets 132 (dont 73 Euratom) Énergies bas carbone 197 NTIC Technologies pour la santé Défense & sécurité 58 TGIR 148 Recherche fondamentale 69 Enseignement supérieur et formation 100 Financement obtenus Les financements de la Commission européenne obtenus pour les projets du CEA, dans le cadre du FP7, sont en constante augmentation. Les prévisions pour 2014 se basent sur les projets (durée de 3 à 4 ans) acceptés en 2011, 2012 et *chiffre de la révision ,7 M 59,1 M 61,6 M 68,8 M 83,5 M 69,5 M * Janvier

6 énergies bas carbone Transition énergétique novembre simulation Livraison à Areva et EDF de la dernière version du code APOLLO 2 La dernière version d APOLLO 2 est livrée à Areva et EDF. Code de référence développé par le CEA- DEN, il permet le calcul neutronique des cœurs de réacteurs. La version simule ainsi plus précisément les interactions neutrons/noyaux, en particulier le modèle de diffusion des neutrons. Elle diminue également les temps de calcul et la taille de mémoire nécessaire pour les effectuer. juin Matériaux Une forêt de nanotubes de carbone sur graphène Une équipe du CEA-Liten est l une des rares au monde à avoir réussi à synthétiser une forêt dense de nanotubes de carbone sur du graphène. Elle crée ainsi un nouveau matériau hybride nanostructuré en 3D. Outre la réalisation d interconnexions 3D en carbone (projet européen Grafol), ce matériau est prometteur pour constituer les électrodes des dispositifs de stockage de l énergie (piles, batteries, super-capacités). 6 Retour sur une année de recherches 2013 Plus d informations sur

7 S. Le Couster/CEA Batterie de mélangeurs-décanteurs pour valider un procédé d extraction sélective de l uranium. Préparer la transition énergétique, en vue de réduire l impact environnemental et la dépendance nationale aux énergies fossiles, implique de démontrer la faisabilité technologique et industrielle de solutions alternatives. Plus que jamais, les équipes du CEA sont mobilisées sur les priorités que constituent la sûreté nucléaire, la gestion durable des matières, l efficacité énergétique et le développement des énergies renouvelables et de leur stockage pour le transport et l habitat. Avec de beaux résultats à la clé. juin fusion nucléaire Tore Supra devient West Tore Supra, le tokamak du CEA à Cadarache, devient West, une plateforme unique de tests pour Iter. Elle permettra l étude de composants en tungstène refroidis par circulation d eau et exposés à des plasmas de fusion de longue durée (configuration choisie pour Iter). Fédérant de nombreux partenaires internationaux, elle sera installée à partir de fin 2014 pour un démarrage en novembre Gestion des déchets nucléaires 2714 Les 2714 fûts de déchets fortement contaminés en plutonium, entreposés dans les locaux de l ancien réacteur Pégase du CEA, sont conditionnés en 619 colis de 870 litres cimentés. Avec un industriel, le CEA-DEN a conçu et réalisé des outils et ateliers spécifiques au sein d un projet initié fin Cette étape importante, parallèlement au désentreposage des combustibles irradiés de la piscine, prépare le démantèlement de Pégase prévu à partir de Janvier

8 énergie nucléaire MARS Nucléaire du futur La 4 e génération expose ses avancées scientifiques Stand CEA à la conférence FR13 de l AIEA. Jérémie Croidieu Au nom de la France, le CEA a accueilli avec le soutien de la SFEN la conférence internationale FR13 de l AIEA dédiée aux réacteurs à neutrons rapides (RNR) et aux cycles de combustible associés. Réunis à Paris pendant trois jours, plus de 650 participants représentant 26 pays et 4 organismes internationaux ont ainsi exposé les avancées scientifiques dans le domaine. À cette occasion, la France a présenté le projet du CEA-DEN de démonstrateur technologique refroidi au sodium, Astrid. Il a été l objet de nombreuses publications et a suscité l intérêt des scientifiques étrangers pour ses options technologiques innovantes : cœur à faible réactivité en cas de vidange du sodium, diversification des moyens d évacuation de la puissance résiduelle, système de conversion d énergie à gaz. Septembre Nucléaire du futur Innovation sur la caractérisation de matériaux à Soleil Le CEA-DEN, le CEA-DAM et le synchrotron Soleil développent la ligne MARS, unique au monde, tant pour le seuil de radioactivité autorisé pour les échantillons étudiés que pour les possibilités d analyses offertes (mesures de diffraction des rayons X à haute résolution, de fluorescence et de spectroscopie). Les premières expériences ont porté sur un matériau phare des programmes menés au CEA- DEN, les aciers ODS envisagés pour le gainage du combustible des réacteurs à neutrons rapides refroidis au sodium de 4 e génération. mai Gestion des déchets Modélisation et validation expérimentale du comportement à la lixiviation de boues radioactives Les équipes de la DEN contribuent au dossier constitué par Areva pour l acceptation de colis contenant des boues issues du procédé de traitement spécifique STE2 de la Hague dans le stockage géologique profond. Ces résultats sont issus à la fois d expériences de lixiviation de boues simulées dans une matrice cimentaire et de modélisations thermodynamiques a priori et a posteriori. Septembre Démantèlement La chaîne blindée Cyrano est démantelée La dépose de la dernière protection biologique de Cyrano marque la fin du démantèlement des chaînes blindées Gascogne, Guyenne, Éole et Cyrano du bâtiment 18 du centre CEA de Fontenayaux-Roses. L ensemble de ces opérations constitue une étape importante des opérations de démantèlement du centre. Décembre Installation expérimentale Le dôme du RJH placé au millimètre près Le CEA, AREVA et Razel-Bec procèdent à la pose du dôme du réacteur Jules Horowitz (RJH). Cette opération est une étape majeure dans la construction du réacteur destiné à l étude des matériaux et combustibles sous irradiation et à la production de radioisotopes à usage médical. 80 % du génie civil est à présent achevé et le chantier entre dans une phase de travaux de montage électromécanique. Pose du dôme du RJH à Cadarache. G.Lesénéchal/CEA 8 Retour sur une année de recherches 2013 Plus d informations sur

9 AVRIL Nucléaire actuel Études sur les aciers de cuve REP effet bénéfique du préchargement à chaud sur l acier de cuve L des réacteurs à eau pressurisée (REP), irradié pour des niveaux de fragilisation représentatifs d une durée de vie à 60 ans, est confirmé par les études menées au CEA-DEN. Une campagne de mesures, comportant 18 essais de préchargement à chaud sur matériau irradié, s est déroulée avec succès. Elle a nécessité un pilotage particulier, assuré par un logiciel développé à la DEN et spécifiquement installé et qualifié en Ces résultats contribueront à la proposition de codification de cet effet, préparée par EDF, Areva et le CEA, dans le cadre du dossier de justification des cuves à 60 ans. AOÛT Gestion des déchets Fabrication de combustible pour la transmutation Les actinides mineurs contribuent pour l essentiel à la radiotoxicité et à la chaleur dégagée par les déchets nucléaires à long terme. D où l idée de les transformer en éléments à vie plus courte : c est leur transmutation, réalisable en réacteurs à neutrons rapides. Celle de l américium nécessite de développer des combustibles de type UAmO2. Le CEA-DEN démontre la faisabilité de leur fabrication à partir d une poudre obtenue par co- conversion d une solution finale d uranium et d américium. Résultats : le combustible respecte les critères de densité et de composition attendus, le procédé est simplifié et la température de frittage est de 100 C inférieure à celle utilisée pour les procédés habituels. Un test futur de transmutation de l américium sous flux neutronique en réacteur expérimental pourra être envisagé. juin Ressources en uranium Validation en laboratoire d un procédé d extraction sélective de l uranium. De nouvelles molécules pour extraire l uranium des minerais Le CEA-DEN développe des procédés innovants pour extraire sélectivement l uranium de nouveaux minerais à basse teneur, à moindre coût et impact environnemental. Cela nécessite la mise au point de molécules extractantes plus sélectives (vis-à-vis des impuretés). Sollicité par Areva en 2009, il a sélectionné des molécules de type «amido-phosphonates» pour améliorer le procédé d extraction liquide-liquide. L essai d un schéma à l échelle du laboratoire a validé les performances du procédé et des molécules : concentration en uranium de 15 g/l (gain d un facteur 3) ; teneur en fer de 0,03 % (inférieure à la norme de 0,15 %); taux d extraction de l uranium supérieur à 95 %. Ces résultats représentent des avancées notables pour optimiser les procédés industriels actuels. février Démantèlement Fin du démantèlement des installations nucléaires de Grenoble La démolition conventionnelle des murs du réacteur de recherche Siloé marque la fin des chantiers de démantèlement des installations nucléaires du centre CEA de Grenoble. Ce projet d assainissement-démantèlement, Dôme de l ancien réacteur expérimental Siloé. CEA S. Le Couster/CEA Passage, initié en 2001, est unique à l échelle d un site entier. Il a concerné trois réacteurs de recherche, un laboratoire de caractérisation des matériaux irradiés et deux stations de traitement de déchets et d effluents radioactifs. Janvier

10 énergies renouvelables Décembre batteries Des avancées significatives P.Avavian/CEA JUIN Hydrogène Un site actif artificiel pour hydrogénase Une équipe du CEA-IRTSV développe un site actif «artificiel» pour cultiver en grande quantité des hydrogénases. Ces enzymes pourraient ainsi remplacer le platine dans la fabrication d électrodes pour accélérer les réactions de transformation de l énergie en hydrogène dans les piles à combustible et les électrolyseurs. Ce résultat a été obtenu grâce à la chimie biomimétique. Ligne d assemblage de batteries lithium-ions. La R&D ultraconfidentielle du CEA- Liten sur les batteries, avec et pour des industriels, porte ses fruits. Les recherches menées sur différents matériaux, à partir de technologies variées, pour les véhicules tout électriques ou hybrides, présentent des avancées significatives. Les performances concernent aussi bien la puissance, l autonomie, la durée de vie et la résistance au cyclage que la sécurité des batteries septembre Biocarburants Microphyt Octobre Thermoélectricité Fabrication à la chaîne de composants thermoélectriques Pour accompagner les développements technologiques de sa start-up HBOB, le CEA-Liten a mis en place la plateforme Pamire. Elle permet de réaliser, à une échelle pilote, la fabrication de composants thermoélectriques avec une cadence de production élevée, jusqu à 3 kg/semaine. Pour cela, les procédés ont été optimisés. Côté matière première, les chercheurs ont transféré la technologie de la mécanosynthèse sur des poudres atomisées assurant ainsi une production en masse. Les conditions de frittage permettent d assurer la réalisation de galette thermoélectrique de grand diamètre (60 mm) avec une variabilité de leurs propriétés inférieures à 7 %. De plus, l homogénéité et la planéité des galettes sont parfaitement conformes pour minimiser les résistances de contact lors de leur assemblage en modules. Micro-algues en culture. Novembre Batteries Deux voies pour optimiser les électrodes composées de silicium Utilisées notamment dans les véhicules électriques, les batteries Lithium-ion doivent mêler performances et durabilité. Celles dont les électrodes sont composées de nanoparticules de silicium, au lieu de graphite pur, stockent dix fois plus d énergie mais se dégradent au bout de quelques charges. Des équipes du CEA suivent deux pistes pour pallier ce problème. À Saclay, les chercheurs de l Iramis décident de masquer le silicium sous la forme de nanoparticules enrobées de carbone, grâce à un procédé de pyrolyse laser qui a fait l objet d un dépôt de brevet. Quant à ceux de l Inac, à Grenoble, ils misent sur l incorporation du carbone aux électrodes sous forme de feuillets de graphène (d épaisseur atomique). Les deux solutions montrent que la durée de vie des batteries est augmentée et les performances conservées. Exploiter le potentiel des micro-algues photosynthétiques Dans le cadre du programme Bolero, le CEA-IBEB et la société Microphyt collaborent pour identifier les molécules d intérêt les plus prometteuses produites par des micro-algues et optimiser leur synthèse pour des productions de masse. L expertise du CEA permet entre autres d explorer le potentiel des microalgues sur sa plateforme HélioBiotec et de mettre en œuvre les procédés de culture. 10 Retour sur une année de recherches 2013 Plus d informations sur

11 Intallation du contrôle commande. Courb SEPTEMBRE Efficacité énergétique Optimiser la consommation des véhicules full-electric Un procédé algorithmique du CEA-List accompagne le conducteur d un véhicule tout-électrique dans la gestion de sa consommation énergétique, avec des données restituées en temps réel via le tableau de bord. Développé avec la société Courb, le calculateur utilise une méthode d optimisation, de type essaims particulaires, couplée à un modèle de simulation pour transmettre des consignes à appliquer entre la position courante et la destination à atteindre. Objectif : minimiser à la fois la consommation énergétique des batteries, le temps du trajet et répondre au mieux aux demandes des auxiliaires (chauffage ou climatisation ). Des gains jusqu à 30 % de la consommation globale, sur des trajets pourtant 10 % plus longs, ont pu être observés. septembre énergie solaire Mars Énergie solaire Soitec DR Panneaux solaires à concentration. 44,7 %, un record du monde Le CEA-Leti, l institut Fraunhofer et la société Soitec atteignent le record du monde du rendement d une cellule solaire à concentration, soit 44,7 %. La technologie utilisée permet l empilement de quatre jonctions dans la cellule, contre trois avec les méthodes standards. Une alternative qui devrait permettre aux chercheurs de dépasser les 50 % de rendements de conversion de l énergie solaire en électricité. Décembre énergie solaire INES 2 est lancé Développer des technologies solaires compétitives, assurer leur transfert industriel et favoriser l utilisation rationnelle de l énergie solaire : tels sont les objectifs de l institut INES 2 à l horizon Financé à hauteur de 39 M par le programme Investissements d Avenir, il augmentera le potentiel de R&D et de formation d INES, créé par le CEA, le CNRS, le CSBT et l Université de Savoie en Module en silicium pour cellule photovoltaïque. Procédé de fabrication de cellules à l échelle industrielle Dans le cadre du projet Monoxen, le CEA-Liten développe un procédé de fabrication de cellules photovoltaïques à partir de silicium de type n. Ce matériau permettra la fabrication à l échelle industrielle de cellules au rendement plus stable et plus élevé, supérieur à 20 %. Par ailleurs, avec une face arrière sensible aux rayons solaires, les cellules offrent des gains en puissance de 30 %. Janvier

12 énergies renouvelables novembre hydrogène Pile à combustible. octobre stockage P. Avavian / CEA Vers le développement à l échelle industrielle des PAC Le CEA et SymbioFCell présentent une nouvelle génération de plaques bipolaires, élément indispensable au fonctionnement des piles à combustible (PAC), qui figure parmi les meilleures technologies disponibles. Destinées aux transports, elles affichent une performance de 2,9 kw par litre (gain de 30 % par rapport à la génération précédente). Elles répondent aussi à d autres objectifs ambitieux : réduction de près de la moitié du volume des systèmes complets de PAC ; réduction des quantités de métaux rares utilisés ; simplification de l assemblage pour une production industrielle de série. Ces améliorations rendent possible le développement, à l échelle industrielle, de PAC plus performantes intégrables dans tout type de véhicules et à des coûts compétitifs avec ceux des véhicules diesel du marché. CEA - Le Ripault OCTOBRe Biocarburants Avancement du chantier. Lancement du chantier du projet Syndièse CEA Porté par le CEA-DEN, le projet Syndièse entre dans une phase de réalisation à Bure-Saudron (Meuse/ Haute-Marne) avec le lancement de la phase 1 du programme de démonstration de production de biocarburants de 2 e génération (BtL, Biomass to Liquid). Cette étape consiste à réaliser les travaux d aménagement du site et la construction d une plateforme technologique qui permettra de mener les actions de R&D pour la validation à l échelle 1 t/h (tonne/heure) des technologies développées par le CEA pour le prétraitement de la biomasse avant sa transformation en gaz de synthèse. La livraison du bâtiment qui accueillera des équipements, des moyens d analyse et des chercheurs du CEA est prévue au premier trimestre Dispositif test de la sécurité des batteries. Signature du projet Lavoisier Le CEA et la région Centre signent un accord pour la création d un laboratoire dédié à la croissance économique des énergies bas-carbone. Le CEA-DAM apporte ses compétences matériaux pour le stockage électrochimique et l hydrogène. Ce projet Lavoisier sera constitué de 4 pôles : «Recherche», «Ingénierie et Formation», «Transfert de Technologies» et «Sécurité des Matériaux et Systèmes». AVRIL Efficacité énergétique Mieux utiliser ses équipements informatiques Optimiser les usages des ordinateurs : l objectif du projet Desloko est de définir des tableaux de bord de la consommation énergétique pour mettre en œuvre des stratégies d économie d énergie (par exemple, planification d allumage ou d extinction). Il a pu compter sur la brique élémentaire fournie par le CEA-List : un capteur virtuel de consommation énergétique, sans capteur externe 12 Retour sur une année de recherches 2013 Plus d informations sur

13 MAI batteries juillet stockage CEA 230 kwh Un pack de 1,5 tonne de batteries LFP de 84 à 230 kwh, montable et démontable en 10 minutes, conférant à certains véhicules une autonomie de 4 à 12 heures : voici le système développé par le CEA- Liten et Gaussin Manugistique, spécialiste du transport de containers en zone portuaire. Présenté dans un salon professionnel aux Pays-Bas, ce «Power Pack» devrait être mis sur le marché en juin énergie solaire 21,5 % Le CEA-Liten développe une technologie pour les cellules à hétérojonction sur substrat silicium Monolike (associant qualité du «monocristallin» et faibles coûts du «multicristallin»). Tout en réduisant les coûts de fabrication de 25 %, notamment via le remplacement de l argent par du cuivre dans la métallisation des substrats, elle présente des rendements de conversion d énergie exceptionnels de 21,5 %. Nanofils de silicium. Pour des supercondensateurs plus performants électrode des supercondensateurs doit idéalement présenter la L plus grande surface possible à l échelle des ions. Des chercheurs du CEA-Inac optent pour une «forêt» dense de nanofils de silicium longs et dopés sur substrat du même matériau. D autres, à l Iramis, misent sur un tapis de nanotubes de carbone tous alignés. Les supercondensateurs pourraient ainsi voir décupler leur capacité de stockage. novembre hydrogène 700 bar Des réservoirs composites d hydrogène de type IV, avec une pression de service de 700 bar, font l objet d une lettre d intention de transfert industriel signée entre le CEA- DAM et la PME Raigi, spécialisée dans la transformation des polymères. Dans ce cadre, la plateforme Alhyance Innovation du CEA Le Ripault, dédiée au génie des matériaux et des énergies, accueille des équipes de Raigi. AOÛT Énergie solaire Un prototype préindustriel de climatiseur solaire opérationnel Financé par l Institut Carnot «Énergies du futur» le projet Solammor vise le développement de climatiseurs solaires. Après un premier prototype laboratoire en 2011, le CEA-Liten réalise la version préindustrielle d une machine à absorption ammoniaque/eau qui présente de nombreuses innovations. La conception revue et corrigée réduit la taille de la machine qui devient la plus compacte de sa catégorie (74 litres par kw de froid). Sa puissance frigorifique atteint 5 kw avec un coefficient de performance thermique de 0,6. Par ailleurs, le concept repose sur l utilisation de composants existants ( adaptés si nécessaire) dans une optique de réduction du coût final du produit. Le prototype sera intégré sur le démonstrateur de chauffage et climatisation solaire du bâtiment Puma de l INES. Janvier

14 défense & sécurité Sécurité des citoyens octobre Dissuasion nucléaire Qualification de la TNO La qualification provisoire de la Tête nucléaire océanique (TNO) a eu lieu sur la base opérationnelle de l Ile Longue. Le bâtiment dédié avait été réceptionné par le CEA fin avril. La TNO va équiper progressivement les missiles stratégiques M51 à partir de mai sécurité sanitaire Tests de détection de la peste Des chercheurs du CEA-IBITec-S développent des tests rapides et sensibles de détection contre l agent de la peste Yersinia pestis, afin de repérer le bacille dans l environnement. La peste n étant pas éradiquée, elle est considérée comme une «maladie ré-émergente» et constitue un agent de catégorie A dans la liste des agents susceptibles d être utilisés comme armes de bioterrorisme. octobre Surveillance nucléaire Une nouvelle station pour les particules radioactives L Otice, Organisation de l interdiction complète des essais nucléaires, valide le projet d installation en Terre Adélie de FRP32, dernière station radionucléide particule française (après Tahiti, la Guadeloupe, la Réunion, Kerguelen et la Guyane). Objectif : détecter des particules radioactives dans l atmosphère et indiquer leur origine dans le cadre du Traité d interdiction complète des essais nucléaires. 14 Retour sur une année de recherches 2013 Plus d informations sur

15 CEA Chambre anéchoïque du centre CEA de Gramat. Servir la défense et la sécurité globale de la France, telle est l une des missions prioritaires du CEA qui est ainsi le garant de la dissuasion nucléaire, en appui aux pouvoirs publics. En découle une expertise historique dans de nombreux domaines tels la gestion de crise, la lutte contre le terrorisme, au sein du programme interministériel NRBC-E, ou la détection et la surveillance des traités de non-prolifération et d interdiction complète des essais nucléaires. Fort de ces capacités d innovation, il s organise pour faire face aux nouveaux défis de la cyber défense. octobre Programme NRBC-E septembre Gestion de crise Le CEA-List coordonne l exercice final de Booster Le projet européen FP7 Booster, dédié à la gestion des accidents ou attentats nucléaires ainsi qu à la prévention de leurs risques, a organisé un exercice final à Budapest. Coordonné par le CEA-List, il a notamment permis de valider un équipement permettant le tri de masse des victimes exposées aux rayonnements par les opérateurs de protection civile du pays concerné. Un biocollecteur très performant pour la détection d agents dangereux Le biocollecteur Biodosi de nano-particules et d agents biologiques NRBC, développé par le CEA-Leti, passe les premiers tests avec succès. En comparant les performances du dispositif à celles des technologies concurrentes, les essais de mesures menés par le LSCE et Bertin technologies révèlent les qualités du prototype : efficacité de capture des micro et nanoparticules et de collecte biologique. Janvier

16 défense & sécurité JANVIER Dissuasion nucléaire Caractérisation de l acier de cuve de la chaufferie du premier Barracuda La tenue à l irradiation de l acier de cuve de la chaufferie nucléaire du Suffren, premier sous-marin nucléaire d attaque (SNA) du programme français Barracuda, est caractérisée. Après irradiation dans le réacteur Osiris à Saclay, le CEA-DEN a procédé à la caractérisation mécanique de témoins de cuve. Objectif : déterminer le décalage de la température de transition «ductile-fragile» induit Poste central du SNA Saphir. par l irradiation sur les 40 ans de durée de vie du SNA. Ces essais ont été menés sous la maîtrise d ouvrage du CEA-DAM en relation avec DCNS, fabricant de la cuve, et Areva TA, maître d œuvre de la conception et de la réalisation des chaufferies. Les résultats seront intégrés dans le dossier qualité de la réalisation de la cuve, indispensable pour l obtention de l autorisation de chargement du cœur. Christophe Géral mai programme Nrbc-e Robot pour manipuler les explosifs. Robot télé-manipulable pour la détection d explosifs CEA Un robot pilotable à distance est acquis par le CEA-DAM dans le cadre du programme de recherche contre les menaces NBRC-E. Cet appareil permettra de manipuler en toute sécurité des explosifs artisanaux relativement sensibles et de faire des démonstrations de la portabilité des équipements de détection d explosifs développés au CEA, comme le dispositif T-REX pour les produits sous forme de vapeurs. MAI Sécurité Une montre équipée d un traceur La protection des objets de valeur des bijouteries peut compter sur un nouveau dispositif. Grâce au projet Egide, dédié à la sécurisation des biens et des personnes, le CEA-Leti et le CEA-Liten innovent en instrumentant une montre avec un traceur autonome qui permet d alerter immédiatement les forces de l ordre en cas de braquage, et de localiser les malfaiteurs. Plus précisément, les travaux reposent sur le développement d une batterie haute performance, d antennes GSM et GPS miniatures, d un dispositif de recharge et d une électronique embarquée faible consommation. Les premiers essais du dispositif montrent une autonomie de 7 h en mode alerte, 6 jours au repos. Après dépôt de brevet, ces résultats engagent une extension du programme mené avec Evolution Consulting. AVRIL Programme Simulation Développer des outils de diagnostic performants Le CEA-DAM a mis en place un projet de simulation destiné à améliorer significativement les performances des tubes à caméra à fente pour accompagner la société Photonis dans ses travaux de conception et de fabrication. Les caméras à fente sont utilisées comme diagnostics dans les expériences de physique du LMJ. JANVIER Sécurité informatique Premier démonstrateur de calculs sur données cryptées Envoyer des données à un calculateur distant en utilisant un procédé de chiffrement pour qu il puisse effectuer des calculs sans avoir à en déchiffrer les données. Voici l enjeu d un premier prototype de cryptage développé par le CEA- List à partir d un noyau mathématique et d une infrastructure de compilation permettant d exprimer des algorithmes de calcul de manière transparente et indépendante du cryptosystème. L innovation repose sur des cryptosystèmes homomorphes de dernière génération, la mise en œuvre de techniques de compilation avancées et le recours au parallélisme. Le travail des chercheurs a permis d améliorer les performances d un facteur 100 par rapport à l existant et de «crypto-exécuter» en temps raisonnable des algorithmes élémentaires. 16 Retour sur une année de recherches 2013 Plus d informations sur

17 octobre Programme Simulation L injecteur d Airix fonctionne de nouveau injecteur d Airix, puissant générateur de rayons X, redémarre. L L opération a permis de générer une série de faisceaux d électrons de 3,8 MeV. Airix avait été démonté puis remonté par le CEA-DAM, sur le centre CEA de Valduc, dans le cadre de l installation franco-britannique Epure, dont la mise en service est prévue en Cette étape est fondamentale pour valider la remise en service d Airix. Générateurs haute tension d Airix. CEA MAI Sécurité informatique Des mémoires magnétiques inviolables Le CEA-Inac et Crocus Technology (start-up issue du CEA) dévoilent les premiers résultats d un démonstrateur de mémoires magnétiques inviolables. Celles-ci reposent sur des jonctions tunnel magnétiques comprenant une couche de stockage et une couche dite de référence dont l aimantation peut être changée grâce à un faible champ magnétique. Les mémoires peuvent ainsi être dotées d une fonction logique permettant par exemple l authentification in situ d un utilisateur de carte bancaire. Une voie vers la sécurisation des données confidentielles. NOVEMBRE Programme NRBC-E Premiers spectres pour un micro-spectromètre MEMS Détecter des traces de toxiques chimiques ou d explosifs est l objectif du micro-spectromètre de masse portable développé en technologies MEMS par le CEA-DAM et le CEA- Leti, dans le cadre du programme de recherche contre les menaces NRBC-E. Un prototype a permis l acquisition des premiers spectres de masse sur des gaz simples comme l argon et le kryton, et sa résolution va encore être améliorée. CEA Micro-spectromètre MEMS. MAi sécurité informatique Essaimage de la startup Trustinsoft Trois chercheurs du CEA-List créent la start-up Trustinsoft. Objectif : assurer la sécurité des logiciels impliqués dans des applications sensibles réalisées en monde ouvert, tels que systèmes monétaires, régulation d énergie dans une smart-grid, systèmes embarqués connectés à Internet La société poursuivra sa R&D au sein d un laboratoire commun avec le CEA-List autour de la technologie Frama-C. MAI Surveillance nucléaire Détection à distance de neutrinos dans une centrale Le détecteur Nucifer détecte ses premiers neutrinos sur le centre CEA de Saclay auprès du réacteur Osiris. Fruit d une collaboration CEA-Irfu/CEA-DEN/Max Planck Institut für Kernphysik, il s agit de l expérience «neutrino» la plus proche d un cœur compact de réacteur nucléaire jamais réalisée. Placé à quelques mètres d un réacteur, Nucifer permettrait un suivi en temps réel de la composition du combustible, en particulier de la quantité de plutonium produite dans le cœur. Il est ainsi considéré par l AIEA comme un démonstrateur pour la surveillance des installations nucléaires civiles. Au-delà de cet objectif, il pourrait permettre de découvrir une nouvelle famille de neutrinos dits stériles. Janvier

18 technologies pour la santé Du diagnostic au traitement juin Neurologie Corrélation entre diffusion de l eau et activité neuronale La diffusion de l eau ralentit dans les régions du cerveau activées. Voici ce que démontre une équipe du CEA-I 2 BM. Ce phénomène est corrélé à l activité électrique des neurones et traduit des changements dynamiques dans la structure microscopique du cortex cérébral. Ce couplage «neuromécanique» représente une approche radicalement différente pour l imagerie fonctionnelle cérébrale. janvier Biologie Le Bisphénol A diminue la fertilité Des chercheurs du CEA-IRCM confirment la dangerosité du Bisphénol A (BPA) pour la fertilité masculine. Des expériences sur des testicules de rats montrent qu en présence de cette substance, la production de testostérone diminue. Reste à comprendre comment le BPA agit et quelles voies de signalisation il emprunte, pour prédire la toxicité des produits amenés à le remplacer. 18 Retour sur une année de recherches 2013 Plus d informations sur

19 EPFL-Blue Brain Project Neurone et dentrites. Nombreuses sont les compétences du CEA pour répondre à l enjeu sociétal majeur qu est la santé, en étroite collaboration avec le corps médical et les industriels du secteur : caractériser les effets des rayonnements ionisants, développer des solutions de remédiation en cas de contamination de l homme et de l environnement, innover sur la radiothérapie, comprendre les processus de pathogénèse, améliorer le diagnostic et les traitements en développant de nouvelles stratégies thérapeutiques et de nouveaux outils d assistance et de médecine personnalisée. juin Biotechnologie Des mini-capteurs pour un système de dialyse portatif Le CEA-Leti conçoit des capteurs miniaturisés pour un rein artificiel. En détectant rapidement des anomalies et en effectuant une analyse de l état de santé du patient, ce système améliorera la dialyse et simplifiera la vie des patients. Pour ce projet, les chercheurs ont combiné cinq électrodes ioniques sélectives, un capteur de température et une mémoire EPROM qui enregistre les paramètres. octobre Génomique 11 La plus grande étude internationale jamais réalisée sur la maladie d Alzheimer, dans le cadre du consortium international I-GAP (International genomics of Alzheimer project) avec notamment des chercheurs du CEA-IG, vient d identifier onze nouvelles régions du génome impliquées dans la survenue de cette maladie neuro dégénérative. Ces résultats permettent de comprendre les mécanismes moléculaires mis en jeu. Janvier

20 technologies pour la santé JUILLET assistance Un exosquelette pour redonner de la mobilité Exosquelette Emy, lors d une présentation. Le projet BCI de Clinatech, à Grenoble, vise à redonner de la mobilité à un sujet tétraplégique, par l intermédiaire d un implant cérébral et d un exosquelette à 4 membres. Dans cette optique, le CEA-List développe l exosquelette Emy. Il est composé de deux bras Able et d une évolution des jambes du robot Hercule, également développé par le CEA-List. L électronique de commande est basée sur une architecture de la société Haption (essaimée du CEA), compatible avec l ensemble des algorithmes du CEA-List. Cette version doit progresser au niveau de l autonomie énergétique et de la dynamique de contrôle de l équilibre mais elle a fait l objet d une démonstration, sur personne valide, qui a permis d en valider le principe de fonctionnement. CEA AVRIL Neurologie Piste de traitement pour la reprise de la production de neurones Chez les personnes âgées ou les patients traités par radiothérapie au niveau du cerveau, la production de nouveaux neurones diminue, altérant les capacités cognitives. Dans un premier temps, des chercheurs du CEA-IRCM observent que, malgré cette diminution, beaucoup de cellules souches survivent et conservent leurs caractéristiques. Localisées dans la zone sous-ventriculaire, elles semblent toutefois ne pas pouvoir fonctionner correctement. Dans un second temps, les travaux démontrent que le blocage pharmacologique de la cytokine TGFβ, molécule essentielle à la communication entre les cellules, permet de réenclencher le processus de production de neurones chez des souris âgées ou irradiées. Ce résultat encourage le développement de thérapies ciblées pour bloquer la cytokine TGFβ. JANVIER Neurologie FZJ/HBP Fibre nerveuses d un cerveau de souris. Feu vert de l Europe pour le projet Human Brain Human Brain Project (HBP), projet de collaboration internationale auquel participent des chercheurs du CEA-I 2 BM, est lauréat du programme européen FET Flagship de la Commission européenne. Doté de 1 milliard d euros sur 10 ans, il est dédié à la modélisation du cerveau humain pour mieux comprendre cet organe et les maladies neurologiques. Il implique spécialistes des neurosciences, médecins, physiciens, informaticiens 20 Retour sur une année de recherches 2013 Plus d informations sur

21 OCTOBRE Biologie La division des cellules souches est fonction de leur environnement Une équipe du CEA-IRTSV démontre que les cellules souches adaptent leur mode de division à la géométrie de leur environnement. Une première mondiale qui permet une meilleure compréhension du comportement de ces cellules à l origine du programme de régénération de notre organisme. Objectif final : cultiver et contrôler de façon reproductible les cellules souches pour des applications thérapeutiques. CEA OCTOBRE biologie moléculaire Découverte d une protéine qui agit sur la migration cellulaire La protéine Arpin est découverte, ainsi que son rôle dans la régulation de la migration cellulaire, capacité de certaines cellules à se mouvoir. Ce résultat, fruit d une collaboration internationale JUILLET Radiothérapie comprenant notamment des chercheurs du CEA-IRTSV, devrait avoir un fort impact sur la recherche contre le cancer puisque la migration cellulaire est étroitement liée à la formation de métastases. Des nanoparticules d or en radiothérapie injection de nanoparticules d or au L sein de la tumeur juste avant une radiothérapie est une nouvelle approche proposée par les chercheurs du CEA- Inac, en collaboration avec une équipe de l Inserm basée à l ESRF. L irradiation de la tumeur à basse énergie provoque l émission d électrons autour des nanoparticules d or. La dose déposée dans la tumeur peut alors être augmentée car les tissus sains environnants sont préservés. Chez des rongeurs, le taux de survie a augmenté de manière significative par rapport à ceux traités par irradiation seule. Les scientifiques poursuivent les recherches pour progresser dans le traitement des glioblastomes, tumeurs cérébrales aujourd hui incurables. NOVEMBRE Biochimie Les effets délétères des agents toxiques atmosphériques CEA Division de cellules souches. FÉVRIER Neurologie Les nouveaux nés reconnaissent la voix Des chercheurs, dont ceux du CEA- I 2 BM à Neurospin, soulignent l organisation sophistiquée très précoce des régions cérébrales impliquées dans le traitement linguistique et la communication sociale chez l Homme. Plus particulièrement, ils démontrent que le cerveau immature d un nouveau-né prématuré est capable de distinguer les syllabes et les voix masculines et féminines. Suivi de synthèse d ADN modifié. Pour mieux comprendre l impact des molécules toxiques présentes dans l atmosphère, des chimistes du CEA-Inac étudient les principaux mécanismes biochimiques impliqués dans les effets délétères pour l ADN. Ils démontrent que les réactions d «addition de molécules» sont les plus néfastes. Des modèles plus sophistiqués, avec plus de données expérimentales, sont nécessaires pour les étudier. Janvier