Selon les plus récents scénarios de l’Agence internationale de l’énergieRéférence : World energy outlook 2006, AIE , le besoin mondial en énergie primaire va doubler d’ici 2030, et prés de 50% de l’accroissement de la consommation sera absorbé par la production d’électricité. Cette croissance est tout particulièrement inéluctable dans les pays émergents où une grande partie de la population n’a toujours pas accès à l’électricité. Ce sont dans ces pays, principalement en Inde et en Chine, que les villes et les industries vont se développer à grande vitesse : les demandes en électricité y seront massives.

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 4ème  génération qui s’inscriront encore d’avantage 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 4ème génération. Il a notamment permis de définir les principaux critères des systèmes nucléaires du futurLes systèmes nucléaires regroupent un type de réacteur et un cycle du combustible associé, 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.

Concept de RNR au sodium étudié par le CEA © CEA Voir

Le concept de référence actuel pour le réacteur rapide gaz © CEA Voir

Parmi les six  systèmes nucléaires du futur retenus par le Forum international Génération IV, le CEA a choisi de faire porter principalement ses efforts sur deux systèmes de réacteurs à neutrons rapides : le réacteur rapide refroidi au sodium (RNR-Na) et le réacteur rapide refroidi au gaz (RNR-G).
Cette décision, entérinée dans la loi de programme de juin 2006 sur la gestion des matières et déchets radioactifs (article 3), donne au CEA jusqu’en 2012 pour réunir tous les éléments de recherche et développement sur ces deux filières. Il s’agira notamment de mener une série d’expérimentations, dans des réacteurs de recherche, pour collecter des données expérimentales sur les matériaux et les combustibles des réacteurs à neutrons rapides de génération IV, mais aussi d’évaluer la faisabilité des composants de la chaudière nucléaire.
A l’échéance de 2012, au regard des éléments réunis par le CEA, le gouvernement décidera du type de prototype de réacteur de recherche à développer pour 2020, l’objectif étant d’être en mesure de proposer un premier réacteur industriel à l’horizon 2040.
Parallèlement, le CEA œuvrera en support des industriels sur les réacteurs à neutrons thermiques fonctionnant à très haute température avec un caloporteur gaz, en vue notamment de la production d’hydrogène.

La production d’énergie nucléaire est accompagnée de celles de déchets radioactifs qui doivent faire l’objet d’une gestion rigoureuse du fait de leur dangerosité. En France, de manière à protéger l’homme et l’environnement, des sites de stockage industriels spécialement aménagés ont été construits pour accueillir 90% des déchets radioactifs. Pour les 10% restants, les déchets moyennement et hautement radioactifs à vie longue, il n'existe à ce jour qu'une solution provisoire : l'entreposage industriel en surface dans des bâtiments spécialement aménagés sur leurs sites de production.  

En juin 2006, le gouvernement français a adopté une loi de programme relative à « la gestion durable des matières et des déchets radioactifs », qui institue un plan national de gestion et fixe un programme de recherches et de travaux assorti d’un calendrier pour le mettre en œuvre.
Dans ce cadre, le CEA pilote les recherches relatives à la séparation et la transmutation des éléments radioactifs à vie longue. L’objectif ? Optimiser le recyclage des éléments à vie longue issu du retraitement des combustibles usés, c'est à dire les séparer pour à terme les brûler dans les réacteurs électrogène de génération IV (la transmutation) ou des réacteurs dédiés, de type ADS« Accelerator Driven System », réacteur critique ou sous-critique piloté par un accélérateur.  Il s’agit pour les chercheurs du CEA de faire la démonstration technologique d’un procédé de séparation poussée, ou tri sélectif, développé entre 1991 et 2005 au CEA dans le laboratoire Atalante. Côté transmutation, les recherches portent sur la conception de combustibles intégrant les actinides mineurs. Et sur les divers concepts de réacteurs à neutrons rapides dans lesquels ils pourraient alors être transmutés. Ces recherches sont étroitement liées à celle sur les réacteurs de génération IV et sur les combustibles associés.
La loi de 2006 a donné au CEA jusqu’en 2012 pour évaluer les perspectives industrielles. A cette date, le gouvernement décidera de l’option à retenir pour la suite du programme.

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 en effet 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 illimitéesLe deutérium est extrait de l’eau et ses réserves sont infinies, le tritium est fabriqué à partir du lithium qui est très abondant dans la croûte terrestre et les océans..  En juin 2005, la communauté scientifique internationale a donc décidé de construire le plus important tokamak jamais réalisé en France, sur le site de Cadarache. C'est le projet IterIter : 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 sur la physique fondamentale poursuivant des recherches dans le cadre du programme européen sur la fusion avec l'installation Tore Supra, tokamak supraconducteur affichant le meilleur record mondial d'énergie.
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.

POUR EN SAVOIR PLUS SUR : le climat, le réchauffement climatique et l'effet de serre
	"Les systèmes nucléaires du futur", magazine Clefs CEA n°55 A l'heure où la 3ème génération de réacteurs se trouve prête à prendre le relais pour répondre aux besoins de renouvellement des parcs électronucléaires actuels, les chercheurs travaillent à la conception des systèmes du futur, "la 4ème génération". Le point avec le n° 55 du magazine Clefs CEA.
	nucleaire.cea.fr , site internet Parc actuel, cycle du combustible, gestion des déchets , systèmes du futur..., ce site fait le point sur les thèmes de recherche et développement de l'énergie nucléaire.
	La fusion magnétique, site internet Le département de recherche sur la fusion contrôlée (DRFC) propose un site thématique dédié à la fusion magnétique. Sur ce site de nombreuses informations sur le projet international Iter, auquel le DRFC participe activement.
« Europe : lancement à Bruxelles de la plateforme technologique sur l’énergie nucléaire durable » Communiqué de presse - 21 Septembre 2007 Une nouvelle plateforme technologique, intitulée « Sustainable Nuclear Energy Technology Platform » (SNE-TP), dédiée à l’énergie nucléaire durable a été lancée à Bruxelles le 21 septembre, avec la participation du CEA.
	« RJH et prototype 4e génération : expérimenter les systèmes du futur » Dossier de presse - mars 2007 Nouveaux concepts, nouveaux matériaux, nouveaux combustibles, les réacteurs nucléaires du futur mettront en œuvre des solutions techniques qui doivent être validées expérimentalement. Point sur l'engagement du CEA dans les systèmes nucléaires du futur.
	« L'énergie nucléaire : fusion et fission » Dossier thématique 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.