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Les défis du CEA n°167

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leséfis<strong>du</strong> ceaLe magazine de la recherche et de ses applications167FÉVRIER 2012SOMMAIRE // ACTIONS PÉDAGOGIQUES [P. 4] ÉNERGIES RENOUVELABLES[P. 4] IMMUNOTHÉRAPIE [P. 13] ASTROPHYSIQUE [P. 14] CLIMATOLOGIE [P. 15]TRAITEMENT DU COMBUSTIBLE NUCLÉAIRE USÉ [PP. 16-17] « MATHÉMA-TIQUES, UN DÉPAYSEMENT SOUDAIN » : 3 QUESTIONS À MICHEL CASSÉ [P. 18]àNUCLÉAIRESIMULER POUR MIEUX CONCEVOIR


4Retour sur l’actualitéles <strong>défis</strong> <strong>du</strong> cea février 2012« SCIENTIFIQUE, TOI AUSSI! »TEXTE: Aude GanierACTIONS PÉDAGOGIQUESIlsétaient plus de 1500 lycéens de première et terminalescientifiques à répondre à l’invitation des dix centres<strong>du</strong> <strong>CEA</strong>, en ce 26 janvier, lors d’une opération nationale sans précédent.Objectif de la journée commune « Scientifique, toi aussi! »:découvrir les différents métiers scientifiques <strong>du</strong> <strong>CEA</strong> pour susciter desvocations. Cent soixante-dix chercheurs se sont mobilisés pourassurer les visites de 44 installations et laboratoires, animer desconférences et échanger avec les jeunes lors de speed-dating. <strong>Les</strong> élèves,accompagnés de leurs professeurs, ont ainsi pu approfondir leursconnaissances sur les parcours scientifiques et le monde de la recherche.Tous les centres <strong>du</strong> <strong>CEA</strong>ont accueilli des lycéensde filières scientifiques,lors d’une opérationnationale sans précédent,pour leur faire découvrirles métiers et le mondede la recherche.© D. Touzeau/<strong>CEA</strong>TÉLEXLa start-up Analytical Pixels Technology (APIX) va concevoir, fabriquer et commercialiser des analyseursmultigaz pour la sécurité in<strong>du</strong>strielle, l’environnement ou le diagnostic médical. Ellerésulte de l’Alliance for Nanosystems VLSI, formée en 2007 par le <strong>CEA</strong>-Leti et Caltech(California Institute of Technology).RECONDUCTION DEL’ADMINISTRATEURGÉNÉRAL DU <strong>CEA</strong>TEXTE: A. G.NOMINATIONBernardBigot est recon<strong>du</strong>itdans ses fonctionsd’Administrateur général <strong>du</strong> <strong>CEA</strong> depuis le9 janvier 2012. Cette nomination, sur proposition<strong>du</strong> président de la République, a étévalidée en Conseil des ministres après avoirété soumise au vote des commissions permanentesde l’Assemblée nationale et <strong>du</strong> Sénat.© L. Godart/<strong>CEA</strong>DÉMONSTRATEURSOLAIRE À AJACCIOTEXTE: A. G.ÉNERGIES RENOUVELABLESLe<strong>CEA</strong>, l’Université de Corse etHelion inaugurent la plateformede recherche et développement solaire etstockage de l’énergie Myrte. Installée au Centrede recherches scientifiques Georges Péri, àAjaccio, elle a pour objectif d’expérimenter lecouplage énergies renouvelables/hydrogènedans le bouquet énergétique de la Corse. Il s’agitde stocker l’énergie photovoltaïque, grâce à unélectrolyseur, sous forme d’hydrogène et d’oxygène,et de la restituer pendant les pics de consommationgrâce à une pile à combustible quireconvertit l’hydrogène et l’oxygène en électricité.


numéro 167les d éfis <strong>du</strong> cea5LA REVUE DE PRESSEQUAND L’ACTUALITÉ SCIENTIFIQUES’INVITE DANS LES MÉDIAS> 03 janvier 2012La CroixÉNERGIE POSITIVE« À l’avenir, les maisons pro<strong>du</strong>iront plus d’énergiequ’elles n’en consommeront », constate le quotidienen présentant le système de stockage de l’énergie solairemis au point au <strong>CEA</strong> grâce à trois maisons de 100 m 2 .Instrumentées de panneaux photovoltaïques et thermiques,elles sont bardées de capteurs pour mener à bienleurs tests d’efficacité énergétique au sein des bâtimentsen fonction de l’orientation, <strong>du</strong> choix des matériaux,de la météo…© P. Avavian/<strong>CEA</strong>Études denanosécurité.> 13 janvier 2012Techno-science.netPLATEFORME DENANOSÉCURITÉLe <strong>CEA</strong>, l’INSTN et l’Ineris posent la 1 re pierrede la plateforme nanosécurité (PNS) surle centre <strong>CEA</strong> de Grenoble, rapporte le sitescientifique. La PNS regroupera, dès 2013,des moyens techniques de rechercheet de formation dans les risques potentielsliés aux nanomatériaux. Elle se composede 4000 m 2 de laboratoires de recherche,de locaux de formation et de sensibilisationà la sécurité des nanomatériaux, ainsi quede l’Equipex Nano ID <strong>du</strong> <strong>CEA</strong>, capable dedétecter et d’identifier les nanoparticules.> 17 janvier 2012Le ParisienPREMIÈRE EN FRANCEL’Autorité de sûreté nucléaire et la sécuritécivile ont organisé au <strong>CEA</strong>/Cadarache lepremier exercice de crise nucléaire causépar un séisme. Concernant une vingtainede communes voisines et mobilisant200 personnes, l’exercice a permisde gérer simultanément deux crises(nucléaire et sismique). Le directeur<strong>du</strong> centre de Cadarache a précisé auquotidien que le <strong>CEA</strong> menait en parallèledes évaluations complémentaires desûreté sur l’ensemble de ses installations.> 16 janvier 2012Francesoir.frPISTAGE D’UNE MALADIECONGÉNITALE RARELe site annonce que, grâce à un chiende race golden retrievers, des chercheurs<strong>du</strong> <strong>CEA</strong> et <strong>du</strong> CNRS ont réussi à remonterla piste d’une maladie de peau rare.L’étude des chromosomes canins a permisde débusquer le gène déficient à l’originede l’ichthyose congénitale; maladiequi affecte certains bébés humains dèsla naissance et qui se manifeste parun épaississement et un <strong>du</strong>rcissementde la peau, voire la formation d’écailles.> 17 janvier 2012Le FigaroL’HUMIDITÉ FAIT-ELLETOMBER LA NEIGE?L’humidité liée à la fonte de la banquisese transformerait-elle en neige dansl’hémisphère Nord? C’est l’hypothèseinvoquée par une étude américaine pourexpliquer les importantes vagues de froidet de neige des vingt dernières années.« Bien qu’intéressante, cette démonstrationn’est pas totalement convaincante carla période étudiée est beaucoup trop courteen climatologie », explique un chercheur<strong>du</strong> <strong>CEA</strong> dans les colonnes <strong>du</strong> quotidien.Iceberg au Groenland.© C. Morel/<strong>CEA</strong>


6À la uneles <strong>défis</strong> <strong>du</strong> cea février 2012Modélisation <strong>du</strong> comportementnominal d’un réacteur à neutronsrapides de 4 e génération(vue <strong>du</strong> cœur et <strong>du</strong> circuitde refroidissement).© P. Stroppa/<strong>CEA</strong>


↖PLUS D’INFORMATIONS SURnuméro 160 www.cea.frles d éfis <strong>du</strong> cea7NUCLÉAIRE Composante incontournable des études de conception et de sûreté desinstallations nucléaires, la simulation numérique permet de prédire leur fonctionnementnormal, incidentel ou accidentel. Elle ne cesse de décupler ses capacités grâce à la puissancedes nouveaux supercalculateurs. <strong>Les</strong> codes développés par les spécialistes <strong>du</strong> <strong>CEA</strong> décriventainsi avec toujours plus de précisions les phénomènes physiques en œuvre dans les réacteurs,pour le bénéfice des in<strong>du</strong>striels et de la recherche nucléaire.TEXTE : Vahé Ter MinassianSIMULERPOUR MIEUXCONCEVOIRune avancée considérable. Avecle boum de l’informatique etC’estl’augmentation exponentielle desmoyens de calcul mis à la disposition des chercheurs, lenombre de problèmes résolus grâce à la simulationnumérique n’a cessé de croître au cours de ces dernièresannées. « Même si l’apport de ces nouveaux moyens de calcula considérablement accru les capacités de simulation dansle domaine <strong>du</strong> nucléaire, le recours aux simulations numériquesa toujours été une composanteincontournable de la conception des installationsnucléaires. C’est une nécessitéissue <strong>du</strong> constat que certaines expériencesne peuvent être réalisées en vraie grandeur,explique Jean-Paul Deffain, chef<strong>du</strong> programme Simulation à laDirection de l’énergie nucléaire <strong>du</strong><strong>CEA</strong> (<strong>CEA</strong>-Den) à Saclay. En effet, un réacteur nucléairen’est pas un pro<strong>du</strong>it in<strong>du</strong>striel comparable, par exemple, àune voiture. Il est hors de question de lui faire subir un “crashtest” pour le tester dans des situations extrêmes ! » Or, leurconception, et même leurs autorisations de construction,nécessitent justement, pour des raisons évidentesde sécurité et de sûreté, de connaître ce qui se passe dansles cas limites. D’où le recours à des codes et des méthodologiesde calculs. L’Autorité de sûreté nucléaire (ASN)Le nombre deproblèmes résolusgrâce à la simulationnumérique n’a cessé decroître dernièrement.devra les approuver au moment de leur mise en œuvre,pour prédire le comportement <strong>du</strong> système nucléaire lorsde son fonctionnement normal, accidentel et incidentel.Des codes pour l’in<strong>du</strong>strie et la rechercheLe <strong>CEA</strong>-Den s’est fait une spécialité de ces simulationsnumériques d’un genre particulier. Dans le cadre d’accordstripartites et quadripartites signés avec EDF, Areva etl’IRSN, et aussi pour répondre à ses besoins propres, ilmobilise 400 personnes afin d’élaborerdes codes pour l’in<strong>du</strong>strie et la recherchenucléaires. Cette activité comprend : lamodélisation des phénomènes que l’oncherche à décrire, leur programmationinformatique, la validation des outils decalcul développés, les expérimentations>>>


8À la uneles <strong>défis</strong> <strong>du</strong> cea février 2012>>>Modélisation de la déformation <strong>du</strong> combustibleà l’échelle macroscopique.en support à la modélisation et à la validation, ainsi quela mise au point de méthodes de calcul faisant appel àces codes. Pour développer et mettre en œuvre ces derniers,outre les machines départementales, les équipes<strong>du</strong> <strong>CEA</strong>-Den ont à leur disposition des supercalculateursparmi les plus puissants d’Europe. En effet, poureffectuer leurs simulations les plus voraces en puissancede calcul, elles ont accès à l’ensemble des moyensinformatiques <strong>du</strong> TGCC (Très grand centre de calcul)exploité par le <strong>CEA</strong>-Dam : le CCRT <strong>du</strong> <strong>CEA</strong> et Curie,© P. Stroppa/<strong>CEA</strong>machine pétaflopique financée par Genci (Grand équipementnational de calcul intensif) dans le cadre <strong>du</strong>programme européen Prace (Partnership for AdvancedComputing in Europe).L’objectif est, il est vrai, à la hauteur des efforts déployés.Il s’agit d’être capable de repro<strong>du</strong>ire sur un ordinateur,et avec le maximum de détails, les phénomènes physiquesmis en jeu dans le fonctionnement d’une partied’un réacteur ou de toute autre installation nucléaire, etcela à des fins d’amélioration permanente de la maîtriseet de la connaissance des installations. Ce point estimportant : les codes de calcul et les méthodologiesassociées capitalisent en effet la connaissance accumuléeau fil <strong>du</strong> temps sur la modélisation des systèmes.Confrontation aux résultats expérimentauxMême si chaque cas est particulier avec ses contrainteset spécificités, la chaîne d’élaboration des codes comprendschématiquement trois étapes. Au cours de lapremière dite de « modélisation », les chercheurs, pourtraiter un problème donné, commencent par identifierles phénomènes physiques élémentaires les plus pertinentsqu’il s’agira de prendre en compte et de mettre enéquations mathématiques. Durant la seconde phase, le« développement », ils s’attaquent à la programmationproprement dite <strong>du</strong> code et à sa mise en œuvre dans unlogiciel. Enfin, dans le temps de la « validation », ils vérifientle bon fonctionnement <strong>du</strong> code en confrontant sesrésultats à ceux d’autres outils numériques analogues, etsurtout à des résultats expérimentaux. Pour obtenir cesPétaflop // Un million de milliards d’opérations par seconde.INSTALLATIONLE MUR D’IMAGES© P. Stroppa/<strong>CEA</strong>Aperçu <strong>du</strong> matérielde projection<strong>du</strong> mur d’imagesau <strong>CEA</strong>/Saclay.Avec ses 15 m 2 et 7 millionsde pixels, le « murd’images » dont vient de se doter le<strong>CEA</strong>-Den à Saclay est un outil coopératifde visualisation et d’analysedes données. Il offre une capacité devisualisation simple et globale dessimulations numériques, complexeset détaillées, réalisées par le <strong>CEA</strong>dans le domaine de l’énergienucléaire. Avec les meilleures technologiesde projection et de travailcollaboratif, il permet de représenteren 3D la modélisation des phénomènesphysiques qui se pro<strong>du</strong>isentdans les réacteurs en fonctionnement,de l’échelle d’un réseaucristallin d’atomes, au sein desmatériaux d’un réacteur, jusqu’àl’échelle complète des écoulementsde fluide dans le réacteur. Un anaura été nécessaire pour l’équipe deChristophe Calvin <strong>du</strong> <strong>CEA</strong>-Den etle service technique <strong>du</strong> centre deSaclay pour installer ce systèmehigh-tech dans un auditorium de40 places. L’écran, les quatre rétroprojecteursplacés à l’arrière et certainsoutils informatiques fournispar l’entreprise privée Barco ont dûêtre adaptés aux besoins spécifiques<strong>du</strong> <strong>CEA</strong>-Den, en recourant auxcompétences internes. Le logicielpermettant de convertir les images2D des simulations en une versionstéréoscopique en 3D a notammentété fourni par la Direction des applicationsmilitaires <strong>du</strong> <strong>CEA</strong>, qui disposed’une installation comparablesur son site de Bruyères-le-Châtel.


numéro 167les d éfis <strong>du</strong> cea9derniers, le <strong>CEA</strong>-Den dispose notamment de bouclesthermohydrauliques à Grenoble, de maquettes critiquesà Cadarache, de moyens d’essais mécaniques à Saclay,de laboratoires de chimie <strong>du</strong> cycle à Marcoule. Cescomparaisons permettent de juger de la validité <strong>du</strong> codesur un domaine d’emploi donné. La conception de cesgrands logiciels de calcul est toutefois beaucoup pluslongue et complexe que ne pourrait le laisser penser cecheminement simpliste et fait appel à un très grandnombre de compétences : physiciens, expérimentateurs,numériciens, informaticiens, mathématiciens…« Il faut en effet savoir que les principaux codes utiliséspar le <strong>CEA</strong> ou ses partenaires in<strong>du</strong>striels pour la conceptionet l’exploitation de réacteurs nucléaires peuventatteindre jusqu’à 1 million de lignes d’instruction informatiquede type “fortran” ou “C++”, explique Jean-PaulDeffain. Sa mise au point peut <strong>du</strong>rer dix ans et nécessitede suivre des procé<strong>du</strong>res agréées par l’ASN. L’exploitantd’installation nucléaire est d’ailleurs tenu de transmettreà cet organisme un dossier de validation prouvant quel’outil numérique a correctement été validé dans sondomaine d’emploi. »Étant donné le temps de développement des codes, etleur <strong>du</strong>rée d’utilisation qui peut s’échelonner sur vingt àtrente ans, il est impératif de bien anticiper les besoins« <strong>Les</strong> codes <strong>du</strong> <strong>CEA</strong> pour la conceptionde réacteurs nucléaires peuvent atteindrejusqu’à 1 million d’instructionsinformatiques de type fortran ou C++. »Jean-Paul Deffain, chef <strong>du</strong> programme Simulation au <strong>CEA</strong>-Denqu’ils devront couvrir, et la diversité des machinesinformatiques sur lesquelles ils seront utilisés. « C’estpourquoi, ajoute-t-il, les codes majeurs <strong>du</strong> <strong>CEA</strong>-Dendoivent être considérés comme des investissements àlong terme, au même titre que ceux pour des installationsexpérimentales. »Aller toujours plus loinEst ainsi développé tout un ensemble de codes spécifiquesà des domaines <strong>du</strong> nucléaire : la neutronique,pour le calcul <strong>du</strong> niveau de radiation et la distributionde puissance à l’intérieur <strong>du</strong> cœur d’un réacteur ; la thermohydraulique,pour celui <strong>du</strong> refroidissement <strong>du</strong>réacteur en situation normale de fonctionnement aussibien qu’accidentelle ; la mécanique, pour calculer leModélisation <strong>du</strong> comportement <strong>du</strong> combustibleà l’échelle atomique.© P. Stroppa/<strong>CEA</strong>>>>


10À la uneles <strong>défis</strong> <strong>du</strong> cea février 2012>>>comportement des structures, par exemple en situationde séisme. Certains codes sont exploités pour répondreaux besoins propres <strong>du</strong> <strong>CEA</strong>, comme la conception <strong>du</strong>futur réacteur expérimental Jules Horowitz (RJH) enconstruction sur son centre àDans le cadred’accords de licence,les différents codessont largementdistribués à l’étranger.Cadarache ou des chaufferiesnucléaires des sous-marins et <strong>du</strong>porte-avions 1 de la Marine française.Ces mêmes codes sont utilisés parles partenaires in<strong>du</strong>striels <strong>du</strong> <strong>CEA</strong>dans le cadre d’études de conceptionet de sûreté de leurs installations. Le <strong>CEA</strong>-Den aégalement développé d’autres outils de simulations,dédiés aux procédés d’extraction liquide-liquide del’usine de recyclage de combustible usé d’Areva àLa Hague, ou à la vitrification desdéchets qui seront, à terme, envoyés dansun site de stockage. Enfin, certains codessont également utilisés pour la formationde personnel sur des simulateurs d’installations.Dans le cadre d’accords delicence, ces différents codes sont largementdistribués à l’étranger.Pour l’avenir, les chercheurs <strong>du</strong> <strong>CEA</strong> voudraient allertoujours plus loin dans la finesse de description des phénomènesphysiques élémentaires. Un certain nombrede simplifications fondatrices vont ainsi pouvoir êtrelevées grâce aux possibilités offertes par le calcul intensif.Par ailleurs, un plus grand couplage des disciplines physiques,associé là encore à l’utilisation des supercalculateursde Genci, permettra le développement d’outils detype « réacteur numérique » ou « usine numérique » pourune évaluation extrêmement rapide de l’impact sur uneinstallation d’une modification d’un choix de conceptionou d’une donnée d’entrée. C’est un programmecertes de longue haleine, mais extrêmement exaltantpour les chercheurs <strong>du</strong> <strong>CEA</strong>.note : 1. Le développement de ces réacteurs est réalisé sous la responsabilité dela Dam (Direction des applications militaires) <strong>du</strong> <strong>CEA</strong>.© <strong>CEA</strong>Modélisation de grainsde combustibles.PROGRAMMECODES APOLLO ET CATHAREDéveloppés dans les années 1980,Apollo et Cathare sont des codesde calcul complémentaires utilisés pour laconception d’installations nucléaires. Apolloest l’une des composantes clés de la plateforme« neutronique » <strong>du</strong> <strong>CEA</strong>-Den, quiréunit tous les outils informatiques dédiés àl’étude des réactions de fission se pro<strong>du</strong>isantdans un réacteur. Il sert à calculer les flux deneutrons qu’elles génèrent pour établir larépartition de la puissance au niveau desassemblages de combustibles, ainsi que leurdegré d’activité. Cathare est dédié auxphénomènes thermohydrauliques. Il permetnotamment de calculer les écoulements« diphasiques » dans les situations accidentellesliées à la rupture d’une canalisation <strong>du</strong>circuit de refroidissement, lorsque le fluidecaloporteur se met sous la forme d’unmélange de vapeur et de liquide.Dans les prochaines années, ces outils desimulation vont changer de génération.Contrairement à Apollo 2, Apollo 3, quisera opérationnel dans le courant de ladécennie, pourra repro<strong>du</strong>ire numériquementen 3D (contre 2D aujourd’hui), et demanière extrêmement fine, les phénomènesse manifestant dans les assemblages decombustibles. Autre progrès : il sera enmesure de réaliser ces simulations pourn’importe quel type d’installation, ycompris les réacteurs rapides à sodium.Cathare 3, disponible à partir de 2016,aura également cette caractéristique « multi -filière ». Cette nouvelle version <strong>du</strong> codethermohydraulique prendra aussi encompte de nouveaux phénomènes, commele transport en cas d’accidents de gouttelettesou de films de liquide de refroidissementdepuis le cœur.Réaction de fission // Réaction nucléaire au coursde laquelle un noyau d’atome fissile (isotopes del’uranium et <strong>du</strong> plutonium) se casse sous l’impactd’un neutron en pro<strong>du</strong>isant deux noyaux etquelques neutrons, ces derniers pouvant à leur tourprovoquer des réactions de fission.Neutron // Particule élémentaire qui constitue, avecles protons, les noyaux des atomes. Propulséeavec suffisamment d’énergie, elle provoque desréactions de fission nécessaires à la pro<strong>du</strong>ctiond’énergie nucléaire.


numéro 167les d éfis <strong>du</strong> cea11À la pointe<strong>Les</strong> recherches <strong>du</strong> <strong>CEA</strong> invitent au voyage pour suivre le parcours d’un aigle et la rotationdes géantes rouges. Elles remontent le temps pour comprendre la formation des stalagmitesdans la grotte de Lascaux et le relâchement de CO 2 dans l’atmosphère après chaque èreglaciaire. Enfin, elles nous propulsent dans l’avenir de la microélectronique avec la 3D…© Image Source/GettyimagesUNE BALISEDE HAUTE VOLTIGE<strong>Les</strong> naturalistes peuvent aujourd’huicompter sur un prototype original debalise pour suivre le parcours et lecomportement en vol d’un aigle. Développéeau <strong>CEA</strong>-Leti, la balise de moinsde 60 grammes permet la mesure et latransmission au sol des paramètres deposition, de cap et d’attitude (roulis,tangage, lacet) toutes les 10 minutes.Instrumentée de capteurs photovoltaïques,son autonomie est supérieureà un an. Testée avec succès dansl’Himalaya, elle va équiper un aigle deBonelli.Des stalagmitesdatées au carbone 14<strong>Les</strong> stalagmites <strong>du</strong> plancher de la grotte de Lascaux se sontconstituées il y a environ 8 000 ans, et leur formation s’estarrêtée depuis au moins 7000 ans. Voici la conclusion d’uneétude à laquelle a participé le LSCE en datant, au carbone 14grâce à des méthodes radiométriques, des morceaux de charbonet de la matière organique piégés dans la roche de la grotte.Mesures hauteprécision des GESÀ la suite de la convention cadre des Nations unies sur le changementclimatique (Durban, décembre 2011), le LSCE, Veoliaet Thales Alenia Space lancent le programme BridGES. Objectif:développer et tester une métrologie innovante de suivi desémissions de gaz à effet de serre (GES) pour établir un systèmede surveillance haute précision des sites in<strong>du</strong>striels et des villes.


12 À la pointeles <strong>défis</strong> <strong>du</strong> cea février 2012LA COURSEFOLLE DE LA 3DTEXTE: Stéphanie DelageMICROÉLECTRONIQUEToujours plus petite, rapide et performante,l’électronique embarquée dans les smartphoneset autres tablettes PC ne doit pas selaisser distancer par les nouvelles applications de plus enplus gourmandes. Comment gagner encore en efficacité?« L’idée est d’empiler les circuits électroniques les uns sur lesautres, explique Denis Dutoit, ingénieur-chercheur au <strong>CEA</strong>-Leti. Nous travaillons sur un assemblage 3D de deux pucesappelé Wioming, qui permet de tripler le débit des donnéesentre les circuits et de ré<strong>du</strong>ire d’un facteur 4 l’énergie nécessaireà leur transfert. »<strong>Les</strong> systèmes électroniques classiques se composent d’unesuccession de processeurs et de mémoires placés dans desboîtiers séparés connectés les uns aux autres sur une carte.Dans le circuit mis au point par le <strong>CEA</strong>, la puce mémoirevient se poser non pas à côté, mais sur la puce processeurdans le même boîtier. « L’avantage est double, préciseDenis Dutoit. D’une part, les connexions, moins longues,dissipent moins d’énergie. D’autre part, elles se font nonplus en périphérie des deux puces, mais en leur cœur, là oùla densité des connexions disponibles peut être bien plusélevée. Ainsi, la bande passante, à savoir le nombre dedonnées transférables entre les deux puces, augmente considérablement.» Le processeur de Wioming a été lancé enfonderie à STMicrolectronics en octobre 2011. Il estrevenu au <strong>CEA</strong> en janvier dernier pour être assemblé à lapuce mémoire. Il sera testé avant d’être intégré dans lespro<strong>du</strong>its de STEricsson. Le <strong>CEA</strong>-Leti ne compte pass’arrêter là et a déjà lancé la conception d’un empilementde 3 couches (2 processeurs et 1 mémoire).Packaging complet<strong>du</strong> système électroniqueWioming.© <strong>CEA</strong>


© <strong>CEA</strong>-I²BM-SRHI © <strong>CEA</strong>-I²BM-SRHInuméro 167les d éfis <strong>du</strong> cea13UNE ESQUIVETUMORALEMISE AU JOURTEXTE: Patrick PhiliponIMMUNOTHÉRAPIElymphocytes T gamma delta () sont des globules<strong>Les</strong>blancs particuliers, capables de tuer les cellulesétrangères à l’organisme, notamment les cellules tumorales. Parcequ’ils sont faciles à prélever (une prise de sang suffit), à multiplierin vitro, puis à réinjecter, ce sont de bons candidats pour desthérapies cellulaires anticancéreuses. De nombreux essais cliniquessont en cours, avec des résultats souvent prometteurs. Cependant,certaines tumeurs semblent en effet échapper à ces lymphocytes.Comment? C’est ce que cherche à comprendre le Service derecherches en hémato-immunologie (SRHI) <strong>du</strong> <strong>CEA</strong>-I²BM, situéà l’hôpital Saint-Louis (Paris).« Nous travaillons sur la molécule HLA-G, une protéine immunosuppressivepro<strong>du</strong>ite par certaines cellules. C’est en partie grâce àelle, par exemple, que l’organisme maternel tolère le fœtus au lieu del’éliminer en tant que corps étranger », explique Benoît Favier <strong>du</strong>SRHI. Il se trouve que certaines cellules cancéreuses pro<strong>du</strong>isent égalementla HLA-G. Or les lymphocytes T portent à leur surfacedes récepteurs, appelés ILT2, se liant à la molécule HLA-G. Cettedernière serait-elle alors impliquée dans l’échappement des cellulestumorales à ces lymphocytes?Pour le prouver, l’équipe de Benoît Favier a cultivé des lymphocytesT en présence de deux types de cellules pro<strong>du</strong>isant HLA-G: deslignées cellulaires génétiquement transformées, puis de véritables cellulestumorales humaines. Résultat sans appel: HLA-G, en se liant àILT2, inhibe la fonction « tueuse » deslymphocytes T .Ce résultat publié, deux grands axesde recherche se dessinent aujourd’hui.D’une part, d’un point de vue fondamental,il reste à comprendre par quellescascades de signaux moléculaires la liaisonde HLA-G au récepteur ILT2 deslymphocytes T inhibe leur fonction« tueuse ». Au niveau thérapeutique, il faudra identifier des moléculesbloquant l’interaction ILT2/HLA-G, par exemple des anticorps.Ces molécules serviront à préserver l’activité des lymphocytesT injectés aux cours des protocoles cliniques antitumoraux.Vues en microscopie confocale d’un lymphocyte T (bleu)reconnaissant une cellule tumorale (rouge): en haut, lymphocyteactivé (vert) à la suite de son interaction avec une celluletumorale qui ne pro<strong>du</strong>it pas de HLA-G; en bas, la celluletumorale pro<strong>du</strong>it HLA-G, qui empêche l’activation<strong>du</strong> lymphocyte.« C’est en partie grâce à la moléculeHLA-G que l’organisme materneltolère le fœtus au lieu de l’élimineren tant que corps étranger. »Lymphocytes // Cellules <strong>du</strong> système immunitaire réparties en sous-familles:les lymphocytes « tueurs », impliqués dans la destruction des cellules reconnuescomme étrangères, les lymphocytes T auxiliaires, dans le contrôle dela réponse immunitaire, et les lymphocytes B, dans la pro<strong>du</strong>ction d’anticorps.


numéro 167les d éfis <strong>du</strong> cea15© Sergey ZimovLE FROID CONSERVELE CARBONETEXTE: P. P.CLIMATOLOGIEPergélisols forméspendant la précédentepériode glaciaire, dontle contenu en carboneissu de végétauxest très important(en noir sur la photo).Àla fin de chaque ère glaciaire, l’atmosphèreterrestre s’enrichit rapidementen dioxyde de carbone (CO 2 ). C’est ceque montrent les bulles d’air « fossile » emprisonnéesdans les carottes de glace. D’où vient ce carbone? « Ledégazage des océans lors <strong>du</strong> réchauffement est unfacteur essentiel, mais le mécanisme global reste uneénigme pour les climatologues », souligne LaurentBopp, <strong>du</strong> LSCE, unité mixte <strong>CEA</strong>/CNRS/Universitéde Saint-Quentin-en-Yvelines. Son équipe a coordonnéune étude internationale portant sur lesréservoirs de carbone et leur circulation généraleentre océans, sol, biomasse et atmosphère <strong>du</strong>rant lespériodes glaciaires. Elle a notamment confronté desdonnées comme les concentrations isotopiques decarbone (le rare 13 C) et d’oxygène ( 18 C) dans les bullesd’air, ou la répartition géographique des pollensfossiles, avec différents modèles de circulation <strong>du</strong> carbone.Résultat: <strong>du</strong>rant ces périodes, malgré une faiblephotosynthèse, des écosystèmes comme la toundraou les prairies froides, alors très répan<strong>du</strong>s, stockaientbeaucoup plus de carbone dans les sols gelés qu’onne le pensait, et ce en raison de la décompositionralentie des végétaux morts.Lors de la transition postglaciaire, cet importantréservoir de carbone contenu dans les sols a ainsipu libérer une partie de son carbone avec la reprisede la décomposition des végétaux. Une hypothèsequi allège la contribution supposée des océans àl’augmentation de la concentration de carboneatmosphérique. « Une pièce de plus dans le puzzle »,conclut prudemment le climatologue.C’est la décomposition ralentiedes végétaux morts qui expliquele stockage de beaucoup plusde carbone qu’on ne le pensait.


16Tout s’expliqueàPLUS D’INFORMATIONS SURles <strong>défis</strong> <strong>du</strong> cea www.cea.frfévrier 2012Après quatre ans en réacteur, le combustible nucléaire est moins performant. <strong>Les</strong>réactions de fission en chaîne ont modifié progressivement sa composition: une partie deson uranium fissile est consommée, des pro<strong>du</strong>its de fission se forment, absorbant lesneutrons utiles aux réactions en chaîne. Ce combustible usé est retiré, puis traité par voiechimique pour séparer les 96 % de matière recyclables des 4 % de déchets qui le composent.Traitement<strong>du</strong> combustiblenucléaire usé12Châteaude transportREFROIDISSEMENT1 Acheminement dans des conteneurs spéciauxdes combustibles usés vers l’usine de traitementd’Areva, à La Hague, après qu’ils ont été refroidisquelques mois en piscine, en raison de la chaleurqu’ils dégagent, sur le site de la centrale.2 Entreposage des combustibles usés dans la piscinede l’usine pendant trois ans pour laisser décroîtreleur radioactivité.DISSOLUTION3 Immersion des assemblages decombustible dans un bain d’acide citrique.Dissolution <strong>du</strong> combustible mais pasdes gaines le contenant.4 Récupération et compression des gainesdans des conteneurs en acier et entreposagedans un bâtiment de l’usine de traitement.TEXTE : Aude GanierINFOGRAPHIE : Fabrice Mathé


numéro 167les d éfis <strong>du</strong> cea17Combustiblerecyclé8MoléculeextractanteLE SAVIEZ-VOUS?Un combustible nucléaire neuf estcomposé de 3 % d’uranium 235 (U235)fissile, et de 97 % d’uranium 238 (U238).Après 4 ans en réacteur, sa compositions’est modifiée et le combustible usécontient :• 96 % de matière recyclable -94 % d’U238, 1 % d’U235et 1 % de plutonium fissile ;•4% de déchets - 0,1 % d’actinidesmineurs et 4 % de pro<strong>du</strong>its de fission.PlutoniumUranium6Déchets7Assemblagede combustible53Verre en fusionGainesde combustible4SÉPARATION5 Mélange de la solution d’acide nitriquecontenant le combustible avec une solutioncontenant une molécule extractante.6 Extraction des matières recyclables(uranium et plutonium) des déchetsqui restent en solution.CONDITIONNEMENT7 Vitrification des déchets par traitementthermique, puis mélange avec <strong>du</strong> verre en fusionet intégration dans des conteneurs en acier.8 Recyclage <strong>du</strong> plutonium (1 %) dans <strong>du</strong>combustible Mox (mix uranium/plutonium)utilisé dans 1/3 des réacteurs français.Recyclage de l’uranium en nouveau combustibleavec enrichissement au préalable de sa teneuren U235 fissile (de 0,8 à 5 %) ; ou entreposagepour une utilisation future (95 %).AU <strong>CEA</strong>La direction de l’énergie nucléaire <strong>du</strong> <strong>CEA</strong> a développé les étapes <strong>du</strong> traitement <strong>du</strong> combustible usé,notamment mis en œuvre en France et au Japon. Ses équipes étudient aujourd’hui des procédésdits de séparation poussée, visant à recycler en complément les actinides mineurs. Elles travaillentégalement sur un prototype de réacteur à neutrons rapides de 4 e génération qui permettra de tirer partides matières recyclables.


àPLUS D’INFORMATIONS SUR18 Ils en parlentles <strong>défis</strong> <strong>du</strong> cea www.cea.frfévrier 2012PROPOS RECUEILLIS PAR : Aude GanierRETROUVERLE MYSTÈRE© Fondation Cartier pour l’art contemporain3 QUESTIONS À MICHEL CASSÉMathématiques, un dépaysement soudain est peut-être l’exposition la plus inatten<strong>du</strong>ede l’année. Michel Cassé, astrophysicien au <strong>CEA</strong> et commissaire scientifique de l’événement,nous embarque dans une expérience émotionnelle qui invite au « lâcher prise ».1Quelle est la genèse de cette exposition inédite?M. C. | De l’importance des mathématiques dans lemonde: dans nos sociétés en crise, elles demeurent unesource d’harmonie, de rigueur, d’inspiration. Partant de ce constat,nous avons décidé avec Hervé Chandès, directeur de la FondationCartier, d’interroger la discipline. Nous sommes alors allés avec lemathématicien Jean-Pierre Bourguigon dans cet endroit exceptionnelqu’est l’Institut des hautes études scientifiques de Bures-sur-Yvette. Nous étions sûrs d’y trouver des êtres à la fois mathématiqueset expressifs. Notre idée n’était pas tant de convoquer l’élitede la communauté, mais d’en sélectionner une poignée 1 pour nousembarquer dans une épopée. Et nous avons croisé le regard deMisha Gromov… et enten<strong>du</strong> ses seuls mots « bibliothèque des mystères», qui sont devenus notre fil con<strong>du</strong>cteur.C’est d’ailleurs cette bibliothèque quiouvre l’exposition, selon une scénographievisuelle et sonore conçue par le cinéasteDavid Lynch pour un voyage de l’infinimentpetit vers l’infiniment grand.2Pourquoi avoir convié denombreux artistes 2 ?M. C. | Pour concevoir cetteexposition il fallait mettre ses pas dansl’innocence et dans la capacité de donner.Et donc de ne pas passer uniquement par des équations, maispar des émotions, des équations d’émotions! L’approche profanedes artistes nous a permis de tout explorer. Au cours de nospremiers échanges, David Lynch a eu cette sensation d’un « bigreverberating zero », d’un zéro rempli… de mystères. En effet, laconnaissance ne tombe pas <strong>du</strong> ciel, elle est recueillie comme l’eaudans un vase. Mais pour que ce vase existe, il faut avoir le chaosen soi. C’est-à-dire qu’il ne s’agit pas simplement <strong>du</strong> désir deconnaître, de classer, mais <strong>du</strong> désir de retrouver le mystère.3L’exposition s’adresse-t-elle à un public non averti?M. C. | Par ses différentes approches, cette expositionnous concerne tous! Elle est par exemple ancrée dans laréalité bien concrète de deux expériences majeures de la sciencecontemporaine que nous permettons de suivre en temps réel: lesexpérimentations menées sur la matière par le Cern au sein <strong>du</strong> LHCet la cartographie de l’Univers primordial enregistrée par le satellitePlanck de l’Esa. Elle donne également à voir la dimension humaineet candide de la discipline à travers les films témoignages de RaymondDepardon conçus pour « libérer la parole et dégager l’écoute ». L’enjeu« Notre idée n’était pas tant de convoquerl’élite de la communauté mathématique,mais d’en sélectionner une poignéepour nous embarquer dans une épopée. »Michel Cassé, astrophysicien au <strong>CEA</strong> et commissairescientifique de l’expositionest résolument émotionnel. Alors l’exposition invite tout le mondeau lâcher prise et à la libre exploration pour que chacun puisse y voirce qu’il voudra: comprendre ou simplement s’émouvoir… de cetteharmonie dont nous n’avons pas encore trouvé la formule!notes : 1. Sir Michael Atiyah, Jean-Pierre Bourguignon, Alain Connes, Nicole El Karoui,Misha Gromov, Giancarlo Lucchini, Cédric Villani et Don Zagier. 2. Jean-Michel Alberola,Raymond Depardon et Claudine Nougaret, Takeshi Kitano, David Lynch, Beatriz Milhazes,Patti Smith, Hiroshi Sugimoto et Tadanori Yokoo.


À voir, à lire, à écouternuméro 16719Soudainement dépayséIl y a bien sûr des chiffres dans cette exposition, mais ils évoluent selon de curieuses danses.Il y a aussi des équations, mais c’est pour mieux raconter l’aventure <strong>du</strong> LHC ou comprendrele feu, la peau, la mer. <strong>Les</strong> algorithmes sont également convoqués pour nous faire dialogueravec des robots. Il y a surtout des mots, ceux des auteurs compilés dans une bibliothèque miseen scène par David Lynch ; ceux des mathématiciens qui témoignent devant l’œil de RaymondDepardon : émouvants, touchants, candides et fascinants. —Mathématiques, un dépaysement soudain | Fondation Cartier pour l’art contemporain |Paris | Jusqu’au 18 mars 2012L’arbre de laconnaissancePas moins de 76 sujets scientifiques sont iciabordés pour découvrir les théories scientifiques etles domaines incontournables en ce XXI e siècle: santé,environnement, génétique, infiniment petit, infinimentgrand, énergies, micro et nanotechnologies…Au programme de ce recueil, des informations didactiques,accompagnées d’infographies, de quiz et demises en perspective au quotidien. Idéal pour comprendreles enjeux de la science moderne. —Science à croquer, les découvertes scientifiquespour toute la famille | Robert Dinwiddie |Éd. Le Pommier | 17,90 €À la croiséedes climatsVoici la réponse de la communauté scientifiqueaux questions que la société se pose sur la qualitédes recherches sur le climat. Plus d’une centained’auteurs sont ici mobilisés pour dresser un largepanorama des méthodes et outils mis en œuvre dansl’étude <strong>du</strong> climat et de son avenir. Plus que jamais,c’est l’approche pluridisciplinaire qui prévaut, à lacroisée de l’expérimentation, de l’observation, de lasimulation et de la théorie. —Le climat à découvert | sous la directionde Catherine Jeandel et Rémy Mosseri |CNRS Éditions | 39 €Le nucléaire in visuLe nucléaire ? Un phénomène physique, unedécouverte, une aventure, une énergie, une in<strong>du</strong>strie,une réglementation, un débat… le nucléaire deshommes, des expériences, des progrès, des risques,des accidents… le nucléaire dans les films, dansl’histoire… Ce sont tous ces aspects que ce petitlivre très visuel – préfacé par Bernard Bigot – aborde,changeant de thèmes à chaque page, pour unelecture rapide mais profonde. —Tout ce que vous avez toujours voulu savoirsur le nucléaire | Hatier | 10,90 €Ô ciel!Une encyclopédie sur l’Espace pleine d’images,d’infographies et d’informations claires et accessiblesqui traite de tous les objets célestes, desmoyens d’observation terrestres ou spatiaux et desmissions spatiales en cours ou à venir. Le plus, lapossibilité d’approfondir l’investigation grâce à lacentaine de liens Internet proposés sur www.decouvertes-gallimard-jeunesse.fr.Encore un livre pourles petits que les grands s’arracheront. —Oh! L’espace | Gallimard Jeunesse | coll. « <strong>Les</strong> yeuxde la découverte » | 16,90 €ABONNEMENTGRATUITAbonnement en ligne sur http://defis.cea.fr ou par courrier, en nous faisant parvenirsur papier libre vos nom, prénom, adresse et profession à :<strong>Les</strong> Défis <strong>du</strong> <strong>CEA</strong>, Abonnement, <strong>CEA</strong>-Bâtiment siège, 91191 Gif-sur-Yvette Cedex, France.


QUE VOUS SUGGÈRECETTE IMAGE?1.Microsource d’énergie piézoélectrique2.Circuit caloporteur pour le solaireà concentration thermique3. Plaques bipolaires d’une pile à combustible© D.Michon/ Artechnique/<strong>CEA</strong>> Il s’agit de plaques bipolaires métalliques embouties d’une pile à combustible. <strong>Les</strong> cannelures de surface permettent l’alimentation en hydrogèneet en oxygène sur l’autre face. Un liquide de refroidissement circule entre les deux distributeurs métalliques. Le choix des plaques métalliques (et nonen graphite) par le <strong>CEA</strong>-Liten permet des gains de masse et de volume et la ré<strong>du</strong>ction des coûts pour envisager une utilisation dans l’automobile.

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