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Energies, climat : les défis de la recherche

Nucléaire du futur


​Selon les plus récents scénarios de l’Agence internationale de l’énergie, la consommation d’électricité dans le monde pourrait progresser de plus de 2 % par an dans le monde d’ici à 2030.

Publié le 7 septembre 2013

Il existe en effet de fortes disparités aujourd’hui : la consommation moyenne par habitant est près de 20 fois supérieure en Amérique du Nord que dans certains pays d’Afrique ou d’Asie. Malgré la catastrophe de Fukushima, de nombreux pays misent notamment sur l’énergie nucléaire pour satisfaire ces besoins, avec de fortes exigences de sûreté.

Fission nucléaire :
naissance de la 4e génération

L’énergie nucléaire de fission présente un intérêt majeur pour les besoins de masse et centralisés en électricité. Si les réacteurs actuels ont déjà fait leurs preuves, les chercheurs du CEA réfléchissent depuis plusieurs années aux concepts de 4e génération qui s’inscriront encore davantage dans une démarche de développement durable.

Dans cet objectif, le CEA s’est associé à d’autres partenaires pour mener à bien cette réflexion.

Ainsi, le CEA, mandaté par le gouvernement, participe au Forum génération IV. Initié en 2000, il vise à mutualiser les efforts de recherche et développement dans le domaine des systèmes nucléaires de 4e génération. Il a notamment permis de définir les principaux critères des systèmes nucléaires du futur, à savoir :

  • Réduire le volume et la toxicité des déchets radioactifs issus du fonctionnement des réacteurs,
  • Produire de l’énergie en utilisant mieux qu’aujourd’hui la ressource en uranium,
  • Améliorer encore la résistance aux risques en matière de sécurité et de sûreté,
  • Lutter contre la prolifération nucléaire.

Nucléaire du futur : Le forum Génération IV

Lancé en 2000 par le ministère américain de l’énergie (DOE), le forum GEN IV associe treize membres (Afrique du Sud, Argentine, Brésil, Canada, Chine, Etats-Unis, Euratom, France, Japon, République de Corée du Sud, Royaume-Uni, Russie, Suisse) qui mènent des recherches en coopération sur les systèmes nucléaires du futur présentant des qualités d’économie, de sûreté améliorée, de minimisation des déchets et de résistance à la prolifération. En 2002, le Forum GEN IV a abouti à une sélection de 6 grandes technologies qui feront l'objet d'un développement des recherches dans un cadre international.


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Vue en coupe de l’îlot nucléaire et de la salle des machines gaz du démonstrateur technologique Astrid. © CEA

Pour en savoir plus

Parc actuel, cycle du combustible, gestion des déchets, systèmes du futur... Cette rubrique fait le point sur les thèmes de recherche et développement de l'énergie nucléaire.

Depuis 1959, le CEA organise avec ses partenaires, Euratom et la fédération de recherche notamment, les recherches menées sur la fusion thermonucléaire par confinement magnétique.

L'énergie nucléaire est l'énergie des atomes. Cette énergie, de très grande puissance, peut être libérée de deux façons : en cassant les noyaux ou en les faisant fusionner. La maîtrise de la réaction de fission permet notamment à l'Homme de produire de l'électricité.

Parmi les six filières identifiées dans le cadre du Forum Génération IV, le CEA concentre ses recherches sur deux filières de réacteurs, toutes deux dites à neutrons rapides : une filière refroidie au gaz, qui apparaît comme une option à long terme dont la faisabilité n’est pas encore démontrée, et une filière refroidie au sodium, avec le projet de démonstrateur technologique Astrid (Advanced Sodium Technological Reactor for Industrial Demonstration), dont le CEA est maître d’ouvrage, pour les études et dont la phase d’études est prévue de 2010 à 2019.

D’une puissance de 600 MWe (suffisante pour être représentative d’un fonctionnement industriel) et qualifié de démonstrateur technologique, le projet Astrid bénéficie de l’expérience des RNR-Na ayant déjà fonctionné dans le monde tout en s’en différenciant par des innovations technologiques majeures.


La fusion thermonucléaire,
l’autre voie pour un nucléaire du futur

Si la fission nucléaire est contrôlée depuis longtemps pour la production d'électricité, ce n'est pas encore le cas de la fusion. Cette réaction est difficile à réaliser puisqu’elle nécessite le rapprochement de deux noyaux légers qui ont naturellement tendance à se repousser. Or, maîtriser sur Terre la fusion de noyaux, tels que le deutérium et le tritium, ouvriraient la voie à des ressources en énergie quasiment illimitées. En juin 2005, la communauté scientifique internationale a décidé de construire le plus important tokamak jamais réalisé, sur le site de Cadarache, en France. C'est le projet Iter qui devrait permettre de démontrer la faisabilité scientifique du procédé destiné à être appliqué à un réacteur électrogène. La France, à travers le CEA est d’ailleurs fortement impliquée dans ce projet.

En effet, depuis de très nombreuses années, le CEA constitue, dans le cadre du traité Euratom, le point d’entrée unique en France pour l’ensemble des activités de recherche dans ce domaine. Son expérience unique dans la physique et le contrôle des décharges longues ainsi que dans les technologies associées lui donne la capacité d’être présent sur de nombreux sujets stratégiques, soit en position dominante soit au sein d’associations avec des partenaires extérieurs (physique et ingénierie des plasmas).

Le centre CEA de Cadarache dispose ainsi d'une importante plate-forme scientifique et technologique de fusion. Cette plate-forme réunit près de 350 chercheurs qui travaillent dans le cadre du programme européen sur la fusion, avec notamment l'installation Tore Supra, tokamak supraconducteur affichant le meilleur record mondial d'énergie.

Tokamak Tore Supra
Tokamak Tore Supra. © P.Stroppa/CEA


En parallèle de leur soutien au projet Iter, les chercheurs du CEA poursuivent leurs recherches sur la fusion, notamment dans le domaine des plasmas, des matériaux, de la cryogénie ou encore de l’optique.