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Direction de la recherche fondamentale
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Les caroténoïdes, pigments jaunes et orangés des végétaux, sont essentiels à la photosynthèse. Des chercheurs du CEA-Joliot, en collaboration avec le CNRS et l’Université Paris-Saclay, ont réussi, pour la première fois, à observer des états électroniques dits « sombres » des caroténoïdes grâce à une technique de spectroscopie Raman ultrarapide. Cette étude apporte un cadre nouveau pour comprendre comment ces pigments captent, transfèrent et dissipent l'énergie lumineuse.
Un consortium de chercheurs du CEA-Irig, du CEA-Leti et de l'European Synchrotron Radiation Facility (ESRF) est parvenu à observer, pour la toute première fois, le fonctionnement complet d'une microbatterie tout-solide par rayons X. Ces travaux révèlent les mécanismes aux interfaces qui limitent les performances de la batterie, ouvrant ainsi la voie à la conception de batteries plus performantes à l'avenir.
Le matériau de référence actuel pour les composants face au plasma d’ITER et des projets de centrale à fusion est le tungstène. Cependant, soumis aux flux thermiques extrêmes de ces machines, ses propriétés mécaniques s’altèrent. L’association du tungstène et du diamant, à très forte conductivité thermique, est une voie développée au CEA-IRFM pour élaborer un composite qui peut conjuguer les avantages du tungstène et ceux du diamant.
Dans les tokamaks, une attention particulière est portée depuis plusieurs années aux configurations plasma à triangularité négative, par opposition à la plus traditionnelle triangularité positive. Des simulations numériques, réalisées par des chercheurs du CEA-IRFM, confirment que cette configuration permet de réduire la turbulence dans le plasma, améliorant ainsi le confinement de l’énergie et les performances des futures centrales à fusion.
Les microalgues, capables de stocker l’énergie sous forme de lipides en grande quantité, suscitent un intérêt croissant pour la production de biocarburants. Dans ce contexte, des chercheurs du CEA-Irig ont développé iMgadit23, un modèle métabolique à l’échelle du génome de la microalgue Microchloropsis gaditana. A terme, cet outil pourrait permettre de modéliser intégralement le métabolisme des lipides d’autres organismes évolutivement proches.
Des maquettes de composants face au plasma en alliage de cuivre ont été élaborées par fabrication additive, dans le cadre d’une collaboration entre le CEA-IRFM et le CEA-LITEN. Les procédés utilisés combinent la fusion laser sur lit de poudre et une consolidation de l’ensemble par compression isostatique à chaud. Ces composants innovants ont déjà résisté à des flux de chaleur allant jusqu’à 25MW/m².
Une étude récente, pilotée par le CEA-IRFM, propose une synthèse des travaux sur l’interaction entre particules rapides et turbulence dans les plasmas de fusion. Ces recherches visent à comprendre comment les particules rapides, produites par les réactions de fusion, influencent la stabilité et les performances du cœur du plasma.
Le plutonium-241 contribue à la production d’énergie dans les centrales nucléaires mais la connaissance de ses propriétés neutroniques est limitée par la faible quantité de données expérimentales disponibles. Une collaboration internationale incluant le CEA-Irfu, la DAM, et JRC-Geel a cependant relevé les différents défis techniques liés à la fabrication des détecteurs et échantillons permettant de réaliser de nouvelles mesures. Les données serviront à la DES pour améliorer les codes de simulation.
Dans les tokamaks et les stellarators, la puissance des aimants utilisés pour confiner les particules joue un rôle important. Afin d’augmenter leurs performances, une collaboration de chercheurs du CEA-IRFM et CEA-Irfu a développé un outil numérique qui calcule les contraintes exercées dans les matériaux. Appelé CIRCE, ce code de calcul est capable d’évaluer la tenue mécanique des systèmes et de réaliser des études paramétriques tout en restant moins coûteux en puissance de calcul que les modèles précédents
Dans les tokamaks, certains électrons découplés peuvent atteindre presque la vitesse de la lumière et endommager les Composants Face au Plasma (CFP). Un article récent, auquel le CEA-IRFM a contribué, fait le point sur les observations, modélisations et stratégies d’atténuation, soulignant l’importance de prévenir ces faisceaux pour protéger les futurs grands tokamaks.
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Acteur majeur de la recherche, du développement et de l'innovation, le CEA intervient dans quatre grands domaines : énergies bas carbone, défense et sécurité, technologies pour l’information et technologies pour la santé.