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Les Défis du CEA | Energie nucléaire

PublicationInnover pour un nucléaire durable

Les Défis du CEA No Hors-série – Parution : Juin 2016

Au sein du CEA, la Direction de l’énergie nucléaire apporte aux pouvoirs publics et aux industriels les éléments d’expertise et d’innovation sur les systèmes de production d’énergie nucléaire. Pour répondre à cet enjeu, elle conduit ses travaux selon trois axes majeurs : les systèmes nucléaires du futur, dits de 4e génération, réacteurs et cycle du combustible associé ; l’optimisation du nucléaire industriel actuel ; le développement et l’exploitation de grands outils expérimentaux et de simulation indispensables pour mener ses recherches. En parallèle, en tant qu’exploitant nucléaire, le CEA mène des programmes de construction et de rénovation de ses installations nucléaires, ainsi que des programmes d’assainissement et de démantèlement de celles arrivées en fin de vie. A l’occasion de la deuxième édition du salon international du nucléaire WNE, qui se tient du 28 au 30 juin 2016 au Bourget, un dossier spécial du journal Les Défis revient sur ces grands thèmes d’activité.

nucléaire du futur

astrid, une option pour la quatrième génération

Modélisation du comportement nominal d’un réacteur à neutrons rapides de IVe génération © P.Stroppa/CEA - Modélisation du comportement nominal d’un réacteur à neutrons rapides de IVe génération (vue du coeur et de son circuit de refroidissement). Assurer l’indépendance énergétique et la sécurité d’approvisionnement, améliorer les standards de sûreté, optimiser durablement la gestion des matières et minimiser la production des déchets. Le tout, sans émettre de gaz à effet de serre. Voici le cahier des charges du nucléaire du futur fixé par le Forum international génération IV. La conception du démonstrateur technologique de réacteur à neutrons rapides Astrid, prévue par la loi du 28 juin 2006 sur la gestion durable des matières et des déchets radioactifs, est confiée au CEA  et financée dans le cadre des investissements d’avenir votés par le Parlement en 2010.


cycle du combustible

Le combustible nucléaire fait des tours

Intérieur de la chaîne blindée procédé (CBP) de l’installation Atalante du centre CEA de Marcoule. © S.Le Couster/CEA - Intérieur de la chaîne blindée procédé (CBP) de l’installation Atalante du centre CEA de Marcoule. La France a fait le choix d’une politique de traitement-recyclage des combustibles usés.  Cette option, déjà déployée industriellement depuis les années 1990, trouvera sa pleine mesure  avec la quatrième génération. La Direction de l'énergie nucléaire du CEA (CEA-DEN), qui a mis au  point  les procédés actuellement mis en œuvre, poursuit aujourd’hui des recherches pour améliorer,  compléter et adapter les technologies aux enjeux de demain.


 
Combustible nucléaire

Moisson d'innovations pour le combustible nucléaire

Fabrication du combustible en boîte à gants
Fabrication du combustible en boîte à gants, dans l’installation LEFCA sur le centre CEA de Cadarache © G.Lesénéchal/CEA

Produit industriel bien défini et dûment éprouvé depuis plusieurs décennies, le combustible  nucléaire reste toutefois au cœur de nombreuses innovations. Des optimisations sont en effet  nécessaires, tant pour répondre aux impératifs économiques et industriels actuels que pour  préparer les défis de demain. Pour cause, le combustible est un assemblage complexe et compliqué  à mettre en œuvre pour concilier performances et exigences de sûreté accrues. Le défi est relevé  par les chercheurs du CEA-DEN qui maîtrisent savoir et savoir-faire sur l’ensemble de la chaîne : de la conception jusqu’à la caractérisation post-irradiation, en passant par la simulation numérique.
matériaux du nucléaire

Des matériaux faits pour durer !

Matériau composite © P.Stroppa/CEA - Matériau composite, à base de fibres de carbure de silicium tressées,
en cours de réalisation au CEA pour fabriquer de nouvelles gaines de combustibles.
Fortes températures, irradiations, contraintes mécaniques, environnements corrosifs : les matériaux des centrales nucléaires sont soumis à des conditions extrêmes. Ainsi, la garantie de  la  sûreté, de la durée de fonctionnement et des performances des réacteurs actuels, tout comme  la conception et la qualification de matériaux adaptés aux contraintes spécifiques des systèmes  nucléaires du futur, constituent les principaux enjeux du CEA-DEN dans le domaine des matériaux du  nucléaire. Pour cela, les chercheurs s’appuient sur un solide retour d’expérience, des compétences et  des installations uniques au monde.  


moyens de R&D

Une recherche bien outillée

Maillage du casier (partie centrale), du réflecteur (blocs) et de la piscine (zone extérieure) du RJH © CEA-DEN - Maillage du casier (partie centrale), du réflecteur (blocs) et de la piscine (zone extérieure) du RJH, modélisé grâce au logiciel plateforme Salome pour un calcul APOLLO2. Les recherches pour les systèmes nucléaires actuels ou du futur nécessitent des outils expérimentaux  et de simulation spécifiques. Dans ce cadre, le CEA-DEN développe et exploite un parc complet  et cohérent d’installations expérimentales, prépare le remplacement des installations vieillissantes  et réalise de nouvelles installations telles que le Réacteur Jules Horowitz (RJH) à Cadarache.  Dans le domaine de la simulation, il développe des codes dans tous les grands domaines du nucléaire  (neutronique , thermo-hydraulique, mécanique, thermique, chimie du cycle et matériaux) afin  de modéliser l’ensemble des phénomènes entrant en jeu dans un réacteur. 


assainissement - démantèlement

Démantèlement : héritage du passé, perspectives d’avenir

Etat final d'un laboratoire chaud après écroûtage © CEA - État final d’un laboratoire chaud du CEA à Grenoble, après écroûtage des surfaces puis contrôles radiologiques Leader sur l’ensemble du cycle de l’électronucléaire, la France assume également les exigences  d’assainissement-démantèlement de ses installations nucléaires en fin d’exploitation. À ce titre,  le CEA fait figure de pionnier tant dans la maîtrise d’ouvrage de chantiers que dans la R&D  pour en optimiser les délais, coûts et sûreté. Définir le scénario le plus adapté, caractériser l’état  radiologique  des équipements, décontaminer les lieux, procéder au démontage et optimiser les  déchets qui en découlent : fort de ce large panel de compétences et de la diversité de ses installations  concernées, la Direction de l’énergie nucléaire du CEA (CEA-DEN) développe des solutions innovantes  qui font déjà l’objet de transferts industriels.  


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