Commissariat à l’énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)

Le Commissariat à l’énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA) est un organisme public de recherche intervenant dans le domaine des énergies bas carbone (nucléaire et renouvelables). Il effectue également des travaux de recherche fondamentale et appliquée dans d’autres secteurs : la défense, les technologies de l’information, la santé et les sciences de la vie.

Le CEA a aujourd’hui un statut d’établissement de recherche à caractère scientifique, technique et industriel, relevant de la classification des EPIC (établissements publics industriels et commerciaux) et assure à ce titre une activité de service public. C’est le plus important organisme de recherche en France avec le CNRS. Le CEA est également actionnaire majoritaire du groupe Areva qui a été créé à partir de l’une de ses filiales avec Framatome et la Cogema.

Cette fiche se concentrera essentiellement sur les activités du CEA liées à l’énergie. Historiquement centrées sur les technologies nucléaires depuis sa création en 1945, ces activités se sont depuis étendues à l’ensemble des énergies dites « bas carbone » ainsi qu’aux travaux liés aux grands enjeux de ce secteur comme le stockage d’énergie.

Énergie nucléaire

Travaux de recherche sur la fission nucléaire

Le CEA est à l’origine du développement de la filière nucléaire française. Ses travaux sur la fission nucléaire se poursuivent aujourd’hui suivant deux axes principaux :

• l’optimisation des performances et de la sécurité du parc nucléaire français actuel, qui comprend notamment des recherches pour optimiser la gestion des déchets radioactifs produits par l’industrie électronucléaire (ex : séparation et transmutation des éléments) ;
• le développement d’une nouvelle génération de réacteurs (4^e), consommant moins de combustible et limitant la production de déchets. Les travaux du CEA s’orientent vers deux types de réacteurs à neutrons rapides refroidis au sodium (prototype Astrid) ou au gaz, cette deuxième option étant envisagée à plus long terme. Selon l’organisme, une filière de réacteurs à neutrons rapides pourrait émerger à l’horizon 2040.

Le CEA travaille également sur le démantèlement des sites nucléaires en testant ces opérations sur ses propres installations, notamment sur une usine de retraitement du combustible et sur le réacteur Phénix situés à Marcoule.

• Travaux de recherche sur la fusion nucléaire

La fusion thermonucléaire constitue un autre grand axe de recherche pour le CEA. Le Commissariat à l’énergie atomique et aux énergies alternatives est impliqué dans le développement du projet ITER, le réacteur expérimental étant construit à Cadarache à proximité d’un centre de recherche du CEA. Il a par ailleurs d’ores et déjà participé à la construction de deux tokamaks expérimentaux, en fonctionnement depuis les années 1980 : JET (Joint European Torus) au Royaume-Uni et Tore Supra en France sur le site du CEA de Cadarache.

Le CEA tient un rôle de conseil auprès du gouvernement sur la politique nucléaire française, tant sur le plan civil que militaire.

• Missions de conseil, de représentation et de formation

Le CEA apporte un soutien aux entreprises françaises avec lesquelles il développe de nombreux partenariats⁽¹⁾ dans le domaine du nucléaire. Il contribue d’autre part à apporter de l’information au grand public par le biais des structures locales d’information implantées près des installations nucléaires. Le CEA assure d’autre part des missions de formation d’ingénieurs et de chercheurs par le biais de l’institut national des sciences et techniques nucléaires (INSTN).

Le CEA tient un rôle de conseil auprès du gouvernement sur la politique nucléaire française, tant sur le plan civil que militaire⁽²⁾. Il représente la France au sein des grandes organisations internationales dans le domaine du nucléaire, notamment au sein de l’AIEA, d’Euratom et de l’AEN (Agence pour l’énergie nucléaire).

Énergies alternatives

Le CEA a étendu son périmètre de recherche aux énergies de substitution aux énergies fossiles ainsi qu’aux grandes thématiques associées. Il travaille notamment sur :

• les technologies de conversion solaires photovoltaïques, thermiques et thermodynamiques (développement de matériaux innovants présentant un meilleur rendement, baisse des coûts de fabrication, etc.) ;
• les technologies de conversion électrochimiques (piles à combustible) ;
• le stockage d’énergie (stockage d’hydrogène, stockage thermique, stockage électrochimique, en particulier batteries lithium-ion, etc.) ;
• le développement de biocarburants de 2^e et 3^e génération (à partir de matières premières végétales non nécessaires aux usages alimentaires et industriels comme les résidus forestiers, les déchets verts, etc.).

Le LITEN (Laboratoire d’innovation pour les technologies des énergies nouvelles et les nanomatériaux) est le principal laboratoire de recherche du CEA travaillant sur ces thématiques. Il a déposé 230 brevets en 2014.

Autres domaines de recherche

Le CEA effectue également des travaux de recherche sur la chimie des systèmes complexes, les interactions rayonnement/matière, l’astrophysique, l’étude des lois fondamentales de l’univers, la physique des lasers, la micro et la nanoélectronique ou encore la neuro-imagerie.

Le CEA a un rôle actif dans le développement des énergies « bas carbone », alternatives aux énergies fossiles. Cette ambition s’inscrit dans un contexte de forte dépendance énergétique, avec une facture énergétique française de 54,6 milliards d’euros en 2014, et d’une attention accrue aux émissions de gaz à effet de serre.

Le CEA travaille notamment sur des solutions de stockage permettant de pallier l'intermittence des énergies renouvelables.

Les travaux de recherche du CEA, consacrés à des évolutions ou des ruptures technologiques, peuvent avoir un impact significatif sur la politique industrielle et énergétique du pays et sur l’économie.

Le CEA vise en particulier à :

• accroître l’efficacité du système énergétique actuel à des coûts supportables ;
• assurer l’avenir des technologies nucléaires en France et maintenir une expertise dans ce domaine ;
• accompagner le développement des énergies renouvelables en cherchant à pallier leur intermittence par le biais de solutions de stockage compétitives.

Notons que l’acceptabilité sociale peut jouer un rôle important dans le succès de certains travaux du CEA, par exemple sur les véhicules électrifiés ou sur le développement de technologies nucléaires du futur. Selon le baromètre 2015⁽³⁾ de l’IRSN, seuls 50,3% des personnes interrogées estiment que le CEA leur « dit la vérité sur la nucléaire en France » alors même que plus de 82% reconnaissent sa compétence technique.

Les activités du CEA sont principalement réparties entre 5 directions opérationnelles : Applications militaires (DAM), Énergie nucléaire (DEN), Recherche technologique (DRT), Sciences de la matière (DSM) et Sciences du vivant (DSV). A ces directions s’ajoutent les pôles fonctionnels du CEA et des programmes transversaux.

La direction générale du CEA est assurée par un Administrateur général, nommé par décret en conseil des ministres pour 3 ans renouvelables. Un Haut-commissaire assume la charge de conseiller scientifique et technique auprès de cet administrateur général. Au 2 novembre 2015, Monsieur Daniel Verwaerde occupe le poste d’Administrateur général et Monsieur Yves Bréchet celui de Haut-Commissaire.

• Le CEA dispose de 10 centres de recherche en France et d’un budget de 4,4 milliards d’euros en 2014.
• Près de 16 100 personnes sont employées par le CEA à fin 2014.
• Les différents centres d’études du CEA ont déposé 751 brevets prioritaires au total en 2014, ce qui place le CEA au 3^e rang des déposants français selon l'INPI(4) (derrière PSA Peugeot Citroën et Safran).

Les centres du CEA

Les 4 principaux centres d’études civils centrés sur l’énergie sont mentionnés par un rond orange. (©Connaissance des Energies)

• Cadarache (Bouches-du-Rhône) : recherches sur l’énergie nucléaire, notamment dans le domaine de la fusion avec l’implantation du réacteur ITER ;
• Grenoble (Isère) : recherches sur les nouvelles technologies de l’énergie au LITEN ;
• Marcoule (Gard) : recherches sur le site du combustible nucléaire et sur la gestion des déchets nucléaires ;
• Saclay (Essonne) : recherches sur l’énergie nucléaire.

Origine

Le CEA est créé en octobre 1945 par Charles de Gaulle alors président d’un gouvernement d’unité nationale pour mener des recherches scientifiques sur la maîtrise de l’atome. Il est prévu d’en tirer un bénéfice dans les domaines de l’énergie, de la défense, de l’industrie et de la santé. La création du CEA intervient six ans après celle du CNRS qui couvre l’ensemble des domaines scientifiques, principalement sous l’angle de la recherche fondamentale.

La création du CEA intervient six ans après celle du CNRS.

En 1952, un centre d’études nucléaires est ouvert sur le plateau de Saclay. Des réacteurs nucléaires (de type uranium naturel-graphite-gaz) sont construits durant cette décennie à Marcoule. Le CEA s’oppose alors à EDF sur le choix de la filière nucléaire à développer en France, l’électricien souhaitant privilégier la filière américaine des réacteurs à eau pressurisée développés par Westinghouse. Le gouvernement opte pour cette filière des « REP » en 1969 (la centrale de Fessenheim est alors construite).

Dès 1973, le CEA met en service à Marcoule un premier prototype de réacteur nucléaire à neutrons rapides : Phénix (à caloporteur sodium). Le réacteur Superphénix est par la suite construit mais est arrêté par le gouvernement français en 1997.

Évolution récente

En 2001, la filiale CEA Industries fusionne avec Framatome et la Cogema (Compagnie générales des matières nucléaires) au sein d’un nouveau groupe : Areva. Dans le cadre du Grand emprunt en vue des investissements d’avenir, il est envisagé de créer une Agence pour les énergies renouvelables. C’est finalement le CEA qui incorpore cette mission et élargit son champ de recherche. Le CEA devient officiellement le « Commissariat à l’énergie atomique et aux énergies alternatives » en mars 2010 mais son acronyme officiel est finalement maintenu.

En termes de développement, citons parmi d’autres trois grands projets susceptibles d’avoir une forte incidence sur le système énergétique français :

• dans le domaine de la fission nucléaire, le CEA poursuit actuellement ses travaux d’ « avant-projet sommaire » sur le développement d’Astrid, un réacteur à neutrons rapides refroidi au sodium. La construction de ce réacteur pourrait débuter en 2017 en vue d’une mise en service à l’horizon 2023. Ce prototype a vocation à poursuivre les recherches sur les réacteurs de IV^e génération, initiées avec Phénix et Superphénix ;

• dans le domaine de la fusion nucléaire, le CEA est un partenaire actif du projet ITER qui prévoit une inauguration du réacteur expérimental à Cadarache en 2020. Celui-ci doit permettre de démontrer la faisabilité scientifique et technique du processus de nucléaire contrôlée d’ici à 2040 ;

• dans le domaine des nouvelles technologies, le LITEN développe notamment de nouvelles filières (travaux sur l’hydrogène) et des systèmes de stockage d’énergie. Sur son site de Cadarache, le CEA effectue des tests avec la société Alsolen sur un prototype de centrale thermodynamique dédiée à plusieurs applications : production d’électricité ou de froid, dessalement d’eau de mer, stockage d’énergie, etc.