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Energie et aval du cycle de l'énergie nucléaire
Axe PACEN

 

Contexte

Après des initiatives ponctuelles, en 1997, la création du Programme Interdépartemental PACE (Programme sur l’aval du cycle électronucléaire) a marqué l’engagement déterminé de l’ensemble du CNRS sur les recherches scientifiques directement associées à une question de société à la fois prioritaire pour le pays et très sensible : les déchets de la production nucléaire d’énergie électrique. Ce programme était conçu en réponse à une loi qui définissait des orientations de recherches jusqu’à 2006. Il était placé sous la responsabilité scientifique du Directeur de l’IN2P3.

La loi sur l’énergie (2005-781) promulguée en 2005 définit un programme de recherches pour l’énergie nucléaire. Étant donné le développement des réacteurs du futur (Génération IV), il sera nécessaire d’assurer la « durabilité » de ce mode de production d’électricité par une meilleure utilisation des ressources naturelles (~x100), une diminution de la radiotoxicité des déchets (~x100) et une réduction forte de la durée de leur dangerosité (~x1000).

Une nouvelle loi (2006-739) en date du 28 juin 2006 et couvrant la période 2007-2015 a fait évoluer le cadre des recherches en le précisant sur certains aspects et en l’élargissant sur d’autres (nucléaire du futur).  L’ensemble de ces deux lois définit un programme de recherches couvrant tous les aspects du cycle énergétique nucléaire de la mine aux déchets ultimes, tenant compte à chaque étape des questions scientifiques et technologiques et du devenir des rejets associés.

Le Programme PACEN (Programme sur l’Aval du Cycle et l’Energie Nucléaire), que nous présentons souhaite organiser et piloter la réponse du CNRS aux exigences de ces deux nouvelles lois.

Bilan du programme PACE

Un bilan des travaux du programme depuis 1997 intitulé « La gestion des déchets nucléaires : La contribution du CNRS et de ses partenaires à travers le Programme sur l’aval du cycle électronucléaire PACE » a été publié fin 2005. Ce document a fait l’objet d’une large distribution dans et hors du CNRS.

Les actions les plus importantes ont concerné les sujets suivants :

  • gestion et transmutation des déchets nucléaires,
  • chimie séparative pour le traitement des combustibles usés,
  • matrices chimiques de stockage des déchets,
  • expérimentation auprès et dans le laboratoire souterrain de Meuse/Haute Marne,
  • processus de rétention des ions par les minéraux,
  • simulation numérique d’analyses de sûreté de stockage et phénoménologies complexes,
  • séminaire interdisciplinaire impliquant des chercheurs en sciences humaines.

Le Programme PACE coordonnait les travaux de cinq Groupements de recherche (GdR) (626 publications dans des revues à comité de lecture, 95 thèses) :

  • GEDEPEON : Neutronique, Physique des réacteurs, Gestion des déchets, Scénarios
  • PARIS : Physico-chimie et Chimie séparative. Nouveaux solvants. Chimie de la rétention/migration
  • NOMADE : recherche de matériaux pour un conditionnement spécifique des déchets
  • FORPRO : Caractérisation géologique de la zone de stockage.
  • MOMAS : Modélisation mathématique et simulation numérique.
  • La Subvention d’Etat CNRS était de 1 413 000 €. Le programme regroupait 150 hommes.an des unités du CNRS, des Universités ou des Grandes Ecoles. Pour l’ensemble des GdR les financements des partenaires était équivalent à celui fourni du CNRS. PACE a aussi joué un rôle de formation par des thèses, BDI, thèses cofinancées ou financées par le CEA, EDF, AREVA ou l’Andra.

Sur la période 1997-2006, le programme PACE a fait l’objet d’un processus approfondi et continu d’évaluation en interne (Conseil scientifique [CS] des GdR, Comité national, Directions scientifiques) et en externe (Ministères Recherche et Industrie, Commission nationale d’évaluation, OPECST).

 

Objectifs

  • Organiser et piloter la réponse du CNRS à la nouvelle loi (28 Juin 2006) relative à la gestion durable des matières et déchets radioactifs et au nucléaire du futur en l’associant au dispositif national de recherche coordonné par l’ANDRA et le CEA.
  • Accompagner en amont les recherches sur cette thématique dans tous les domaines où les « savoir-comprendre » et les savoir-faire du CNRS, appuyés sur ses équipements, peuvent être utiles à la communauté nationale.
  • Maintenir et élargir l’aspect interdépartemental aux travaux de recherche sur cette thématique éminemment transversale. Ceci concerne en particulier les disciplines telles que les sciences de l’homme et de la société et celles relevant de l'écologie et de l'environnement, dont il est souhaitable d’accroître le poids.
  • Représenter le CNRS et présenter son action dans les instances nationales nationales et internationales concernées.

 

Descriptif du programme

Dans la continuité de PACE, le programme PACEN fonctionnera sur des principes de légèreté d’organisation, de souplesse-réactivité, de forte coordination avec les organismes partenaires et de subsidiarité par rapport aux compétences des directions scientifiques du CNRS. Comme leur efficacité au regard des principes ci-dessus a été validée par l’expérience, nous souhaitons continuer l’action par des GdR placés sous la responsabilité d’une DS et impliquant des partenariats externes dans un périmètre variable selon la thématique. La souplesse et la capacité globale d’évolution s’appuient sur la disponibilité d’une évaluation en continu, sur la réactivité des Conseil de groupement (CG) des GdR pour modifier les objectifs, sur leur direction pour l’intégrer dans les appels annuels à proposition et sur l’action de leurs CS pour la mettre en place. On notera que le risque de dispersion est minimisé par le faible nombre d’acteurs français du nucléaire.

Pour les actions en sciences sociales, PACEN travaillera avec EDD et SHS pour définir les structures les mieux adaptées aux thématiques retenues et aux communautés concernées.

PACEN s’attachera à mettre en place les mécanismes de collaboration aux interfaces entre ses GdR.  Il s’associera en tant que de besoin aux autres programmes du CNRS.

 

Enjeu scientifique interdisciplinaire

L’Energie Nucléaire et le traitement de ses déchets sont évidemment un domaine transversal incorporant les préoccupations de nos sociétés, l’environnement, le notion de durabilité énergétique, la géologie, la chimie, la physique et les mathématiques appliquées pour la simulation et les scénarios. Les recherches dans les sciences « dures » devront être organisées suivant deux axes : l’axe I consacré à la séparation et à la transmutation dans un contexte incluant les réacteurs du futur, l’axe II portant sur le conditionnement des déchets, l’entreposage et le stockage géologique et la compréhension des phénomènes sur de longues échelles de temps. Les lignes de recherche principales qu’a sélectionnées le CNRS sont :

Axe 1 :

  • bilan des réacteurs hybrides (ADS) pour la transmutation (Euratom),
  • nouveaux systèmes de production d’énergie (Génération IV): cycle du Th et intérêt des sels fondus (réacteurs, fusion, transport de chaleur),
  • élaboration et caractérisation de matériaux en conditions extrêmes en relation avec les programmes nationaux pour le nucléaire du futur,
  • simulation : scénarios de déploiement, matériaux, chimie de la séparation,
  • plates-formes instrumentales.

Axe 2 :

  • propriétés minéralogiques, géochimiques et pétrophysiques du site de Bure,
  • forage jusqu’au Trias (-1500 à -2000m) et histoire de l’est du Bassin Parisien,
  • statut de l’eau et des gaz dans les formations imperméables,
  • conditions physico-chimiques et microscopiques de la rétention/migration,
  • monitorage des processus physicochimiques en conditions de stockage,
  1. simulation numérique multi-phénomènes en champ proche et lointain,
  2. modélisation multi-échelles,
  3. analyse de sensibilité et quantification des incertitudes.

Thèmes envisagés en sciences sociales : temporalité des décisions, classement des enquêtes d’opinion, perspectives économiques, développement durable.

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