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L'espace de culture scientifique du CEA
Le CEA est un acteur majeur de la recherche, au service de l'État, de l'économie et des citoyens. S'appuyant sur une recherche fondamentale d'excellence, il apporte des solutions concrètes à leurs besoins dans quatre domaines principaux : les énergies bas carbone, le numérique, les technologies pour la médecine du futur, la défense et la sécurité.
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Le CEA a pour mission de valoriser auprès des industriels les résultats des recherches menées par ses collaborateurs afin de soutenir la compétitivité des entreprises, favoriser la création d’emplois et, plus globalement, contribuer à la souveraineté industrielle de la France.
Bienvenue dans l'espace de culture scientifique proposé par le CEA. Un espace pour découvrir et comprendre les énergies, l'énergie nucléaire, les énergies renouvelables, la radioactivité, la physique-chimie, le climat et l'environnement, la santé et les sciences du vivant, les nouvelles technologies, la matière et l'Univers.
Découvrir et comprendre
Découvrez comment l'énergie se transforme, se conserve, se mesure.
Le cycle du combustible correspond aux différentes étapes d’extraction, fabrication, retraitement puis recyclage du combustible des centrales nucléaires. Son retraitement permet de récupérer l’ensemble des matières réutilisables et de réduire en parallèle le volume et la toxicité des déchets.
La future génération de réacteurs (Génération 4) devra répondre à des objectifs précis en termes de sûreté, durabilité, compétitivité économique et non-prolifération. Actuellement en conception, ces réacteurs pourraient voir un déploiement industriel à l’horizon 2040-2050.
Nous sommes tous entourés d'énergie : dans notre corps, notre maison, notre environnement... Elle est là, dans notre quotidien, mais qu'est-ce que l'énergie ? Quelles sont ses formes ? Ses sources ? Que signifie "énergies primaires", "énergies secondaires", "énergies renouvelables", "énergies non-renouvelables", "énergies fossiles" ?
L’uranium est un élément chimique radioactif présent à l’état naturel en quantité significative sur Terre. Il est essentiellement utilisé comme combustible dans les centrales nucléaires.
La radioactivité est un phénomène naturel qui se mesure à l’aide de plusieurs unités : Becquerel, Gray, Sievert…. Mais à quoi correspondent ces unités et quels instruments sont utilisés ?
Omniprésent dans la nature, stockable, utilisable de multiples manières, non-émetteur de gaz à effet de serre… L’hydrogène ne manque pas d’atouts et pourrait à l’avenir jouer un rôle majeur dans la transition énergétique en contribuant à décarboner de nombreux secteurs : industrie, transport, énergie, chaleur… sous réserve que sa production soit elle aussi décarbonée.
Assemblage de matériaux permettant de convertir efficacement l’énergie lumineuse en électricité, les cellules photovoltaïques s’inscrivent dans le mix énergétique français promu par le gouvernement.
Le stockage d’énergie permet l’adaptation dans le temps entre l’offre et la demande en énergie. Il concerne aussi bien les demandes en électricité, en chaleur ou en froid.
Le secteur de l’énergie peut être impacté par le climat. Bien maîtriser les données climatiques permet d’estimer les ressources en énergies renouvelables, de gérer les conséquences de la variabilité météorologique et d’anticiper les risques liés à des événements extrêmes.
Internet, téléphone, chauffage, transport… Des usages collectifs aux besoins individuels, l’énergie est partout. Stratégique, ce secteur est aussi l’un des plus grands émetteurs de CO2 et participe donc au dérèglement climatique. Pour concilier ce besoin en constante hausse et les enjeux environnementaux, il faut décarboner l’énergie, remplacer les énergies fossiles par des énergies bas-carbone, les faire fonctionner intelligemment ensemble, stocker à plus ou moins long terme les surplus et réduire la consommation totale en améliorant l’efficacité des technologies.
L’énergie est essentielle à l’homme. Elle représente un enjeu majeur dans les domaines politique, économique, scientifique et environnemental.
Le CEA mène des recherches sur les réacteurs avancés avec deux axes forts. Le premier concerne les réacteurs dits de 4ème génération qui permettront de fermer le cycle du combustibles en utilisant mieux la ressource en uranium et en proposant le multi-recyclage du plutonium tout en minimisant la production de déchets. Le second s’intéresse au développement d’un réacteur compact (SMR) de technologie française pour proposer un nucléaire plus flexible et pouvant s’intégrer au sein de réseaux électriques contraints.
La fission d’un atome dégage une énergie qui se transforme en chaleur. Le principe du réacteur nucléaire est de la récupérer pour en faire de l’électricité.
La fusion nucléaire est une réaction physique qui se déroule au cœur des étoiles. Les quantités d'énergie libérée sont très importantes, ce qui pousse les scientifiques à chercher à maîtriser sur Terre la fusion, notamment via le projet Iter.
L’hydrogène comme vecteur énergétique représente aujourd’hui un enjeu majeur, tant scientifique, qu’environnemental et économique. Face à la demande mondiale d'énergie, il sera l'acteur incontournable du XXIe siècle.
Ebauchés dans les années 1960, le réacteur à sels fondus revient sur le devant de la scune nucléaire.Se distinguant des autres technologies par son combustible liquide, il présente des avantages en matière de sûreté et pour la transmutation des actinides mineurs.
Internet, téléphone, chauffage, transport… Usages collectifs ou besoins individuels, l’énergie est partout autour de nous. Le secteur de l'énergie est l'un des plus grands émetteurs de CO2 et participe donc au dérèglement climatique. Il faut donc remplacer les énergies fossiles par des énergies bas-carbone et réduire notre consommation totale en améliorant l'efficacité des technologies. C'est ce que l'on appelle le mix énergétique.
Parmi les technologies solaires photovoltaïques, l'hétérojonction sur silicium se distingue par ses rendements élevés de converion de l'énergie lumineuse en électricité. Et ce, notamment grâce à la double surface activie de ses cellules, dite bi-faciales, et à leur bonne tenue en température.
Le power to gas consiste à convertir de l'électricité décarbonnée (nucléaire et renouvelables) en gas (hydrogène et méthane de synthèse) afin de la stocker dans les réseaux gaziers existants et de la valoriser dans différents usages.
La fusion nucléaire par confinement magnétique devrait permettre, à terme, de produire de l’électricité. Elle est expérimentée dans des tokamaks. Celui du CEA, West, teste des composants clés qui seront mis en œuvre vers 2025 dans le futur réacteur international Iter.
Grâce au couplage des énergies renouvelables (solaire, éolien, courants) et leur stockage, via le vecteur hydrogène et les batteries lithium-ion, Energy Observer est en mesure de naviguer en toute autonomie.
La radioactivité est un phénomène physique spontané par lequel des noyaux instables d’atomes émettent des rayonnements. Naturelle ou artificielle, son impact sanitaire dépend de l’exposition, annuelle ou ponctuelle, de la dose reçue et des organes touchés. Quelques notions clés pour mieux se repérer…
L’enjeu des biocarburants de 2e génération est de produire des hydrocarbures avec du bois, de la paille, des déchets végétaux voire ménagers... Il s’agit de générer, par traitement thermique de la biomasse, un mélange gazeux à partir duquel synthétiser les hydrocarbures. A la clé : une source d’énergie non émettrice de gaz à effet de serre.
Un des moyens de production de l’hydrogène à partir d’énergie nucléaire ou renouvelable est l’électrolyse. Une fois le gaz produit, il peut être directement utilisé ou bien stocké et converti de nouveau en électricité, par une pile à combustible, pour de multiples usages. Exemple avec l’électrolyse basse température à membrane polymère échangeuse de protons (PEM) et la pile à combustible PEM.
Installé au cœur d’un réacteur nucléaire, le combustible subit des réactions de fission nucléaire et fournit de la chaleur. La nature, la forme et le comportement du combustible varient en fonction des types de réacteurs et des applications. Présentation de cette matière et de ses enjeux de recherche dans un réacteur à eau pressurisée (REP).
Dans le contexte des réacteurs nucléaires de IVe génération, les réacteurs à neutrons rapides refroidis au sodium (RNR-Na) innovent, tant sur l’optimisation des matières premières que sur l’amélioration de la sûreté. Voici quelques pistes proposées par le CEA, maître d'ouvrage du démonstrateur technologique de RNR-Na Astrid.
Toute installation nucléaire de base a une durée d’exploitation limitée. À l’arrêt de son utilisation, elle est assainie (élimination des substances radioactives) et démantelée (démontage des éléments), selon un référentiel de sûreté, puis déclassée pour servir à de nouveaux usages ou être démolie.
La France a fait le choix d’un cycle du combustible nucléaire dit « fermé ». Il consiste à traiter le combustible usé pour récupérer ses matières valorisables (uranium et plutonium), tandis que ses autres composés (produits de fission et actinides mineurs) constituent les déchets ultimes. Présentation des grandes étapes de ce cycle, telles qu’elles sont actuellement mises en œuvre industriellement.
La lumière Tcherenkov est émise lorsqu’une particule chargée se déplace plus vite que la lumière dans le milieu traversé. Ce phénomène permet notamment de détecter et d’étudier des particules cosmiques, ou encore d’expliquer la lumière bleue des piscines de refroidissement des centrales nucléaires.
Contrairement au mode de production « linéaire » (extraire - fabriquer - consommer - jeter), l’économie circulaire repose, dès la conception des produits et systèmes, sur des processus résolument « durables ». Objectifs: économiser les matières premières, les énergies, les ressources humaines et financières; augmenter la durée de vie, la performance et la sécurité; limiter les impacts sur l’environnement; et recycler les éléments valorisables. Un cycle vertueux qui repose sur de nombreuses innovations, dont celles du CEA. Exemple avec la batterie d’un véhicule électrique.
L’effet photovoltaïque permet la conversion directe des rayons du Soleil en électricité. Sous l’action de la lumière, et grâce au champ électrique interne consécutif au dopage du matériau de la cellule, un courant photogénéré est créé. Les photons du Soleil sont absorbés dans la cellule et libèrent des électrons de son matériau.
Le traitement du combustible usé consiste à séparer par voie chimique, 96% de matière réutilisable (Uranium et Plutonium) des 4% de déchets (Actinides mineurs et produits de fission). Des opérations réalisées derrière d’épais murs de béton pour se protéger des radiations.
Le tokamak est un réacteur expérimental permettant de créer et de confiner un plasma de fusion grâce à des champs magnétiques intenses. Ce plasma est un mélange de deutérium et de tritium porté à très haute température pour favoriser les réactions de fusion.
La batterie est un assemblage d’accumulateurs qui stocke l’énergie électrique issue de la circulation des ions entre deux électrodes, et des électrons dans un circuit extérieur. Différentes batteries existent selon leur fonction dans un véhicule, hybride ou électrique : traction en continu, récupération d’énergie au freinage, etc. Présentation d’une batterie lithium-ion.
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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.