Centre CEA de Saclay - Conducteurs moléculaires et hautes
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1. laboration avec des composantes conomiques de logement et de transport que l tat et les collectivit s territoriales souhaitent d velopper Le CEA a install dans son nouveau b timent de la Direction g n rale un groupe lectrog ne de secours utilisant une pile combustible Il s agit d en montrer l int r t et la fiabilit puisque les nouvelles technologies de l nergie sont un domaine dans lequel le CEA m ne un important programme de recherche et de d veloppement Cela permettra galement d acqu rir un retour d exp rience lors de la phase d exploitation 1 ONERA Office national d tudes et de recherches a rospatiales 2 INRIA Institut national de recherches en informatique et automatique 3 ENSTA Ecole nationale sup rieure de techniques avanc es HEC Ecole des hautes tudes commerciales LE CEA EN BREF l occasion de l arriv e de la Direction g n rale du CEA Saclay rappelons que le CEA est un acteur cl de la recherche europ enne dans les domaines suivants nergie d fense et s curit technologies pour l information et la sant En s appuyant sur une recherche fondamentale d excel lence il d veloppe de nombreux partena riats avec des organismes nationaux et internationaux Il compte neuf centres de recherche en France dont trois en Ile de France Bruy res le Ch tel Fontenay aux Roses Saclay Le centre CEA de Saclay tr s polyvalent se caract rise p2. pour produire et extraire les particules impliqu es dans la fission nucl aire les neutrons et non pas la chaleur d gag e par ces r actions Des faisceaux de neutrons aux propri t s vari es desservent une trentaine d aires exp rimentales voir sch ma p 8 Certains d entre eux sont achemin s dans des guides sur des distances sup rieures quarante m tres C est l interaction entre des neutrons bien calibr s et l chantillon tudier qui fournit le r sultat de l analyse Les physiciens du LLB sont responsables de l instrumentation neutronique et de l interpr tation des r sultats obtenus Exploiter un r acteur Pour piloter le r acteur des quipes de quart compos es de quatre personnes se relayent nuit et jour tout au long d un cycle de fonctionnement de cent jours Le combustible nucl aire doit ensuite tre renouvel Sur une ann e le r acteur totalise cent quatre vingts jours de fonctionne ment Les p riodes d exploitation et d entretien sont choisies de mani re assurer une continuit de l offre de neutrons en concertation avec d autres r acteurs europ ens voir encadr p 10 L installation est port e au meilleur niveau de s ret et de performances par un programme rigoureux de maintenance et des op rations de jouvence r guli rement planifi es depuis la mise en service d Orph e en 1980 Parmi les op rations importantes citons le remplacement du caisson
3. s une direction la plupart de ces cinq centres h ber gent des unit s d autres directions l exclusion de la DAM Saclay est le plus pluridisciplinaire des centres CEA Saclay plate forme europ enne d interaction laser mati re Fontenay aux Roses laboratoire de haute s curit microbiologique destin la recherche sur le prion Grenoble plate forme de caract risation l chelle du milliardi me de m tre nanom tre compos e d un microscope lectronique balayage notamment Sur l cran des nanotubes de silicium e Marcoule essais de vieillissement thermique sur plusieurs ann es de maquet tes repr sentatives de conteneurs d entreposage de d chets nucl aires 5 Cadarache r acteur exp rimental PHEBUS d di l tude d accidents nucl aires COUP DE PROJECTEUR SUR QUELQUES ACTIVIT S DE LA DIRECTION G N RALE DU CEA Relations internationales Le CEA est impliqu dans la construction de l Espace europ en de la recherche Il met en place une repr sentation permanente dans les pays d veloppant l nergie nucl aire tats unis Russie Chine Inde Japon Cor e du sud et pour l Europe Allemagne Italie Finlande Grande Bretagne et Hongrie Dans le cadre du partenariat mondial G8 contre la prolif ration des armes de destruction massive dont les partenaires se r unissent cet t Saint Petersbourg une coop ration avec la Russie a t tablie sur les th mes de
4. DU LABORATOIRE L ENTREPRISE IVEA DES ANALYSES CHIMIQUES PAR LASER Cr e en d cembre 2005 pour valoriser une technique d analyse chimique par laser d velopp e au CEA Saclay la soci t IVEA ambitionne de devenir leader europ en sur ce march aujourd hui un instrument LIBS d clin en trois versions la premi re transportable est adapt e des mesures sur le terrain la deuxi me utilise une fibre optique pour acheminer le faisceau laser in situ et autorise des mesures d port es plusieurs dizaines de m tres la troisi me op re sur une surface microm trique et r alise des cartographies analy tiques Au del de son catalogue de produits IVEA offre ses clients des prestations personnalis es qui visent d finir un instrument sur mesure moins cher que les mod les cl en main Il s agit d accompagner le client dans sa d marche jusqu lui fournir un protocole d utilisation sp cifique Les secteurs d march s sont l automobile la m tallurgie le contr le de lignes de production et l environnement En qu te d un projet de cr ation d entreprise Dominique 1 R seau des technologies optique lectronique et ing nierie logicielle Gallou contacte mi 2008 l association Opticsvalley qui Il t 9 leur convergence en R gion Ile de France a 2 Plasma tat particulier de la mati re constitu d un m lange de parti met en relation avec le D partement de physico
5. la non prolif ration du d sarmement de l antiterrorisme et de la s ret nucl aire Gestion des moyens financiers Les ressources sont la subvention de l tat 65 du total et des recettes telles que dividendes d Areva dont le CEA est actionnaire majoritaire financements industriels Union europ enne collectivit s locales organismes de recherche et universit s Des fonds sp cifiques sont d di s au d man t lement et l assainissement des installations nucl aires Diffusion de la culture scientifique et technique Soucieux d informer le public sur ses activit s mais aussi de lui offrir des supports p dagogiques le CEA dite des journaux p riodiques et des livrets th matiques disponibles gratuitement en appelant au 01 64 50 10 17 Patrice RENAULT Par ailleurs un site internet propose informations dossiers et animations t l chargeables http www cea fr Direction des programmes Le CEA est li ses minist res de tutelle D fense Industrie Recherche par un contrat quadriennal voir p 2 d crivant son positionnement dans le dispositif fran ais de recherche mais aussi le positionnement europ en de l organisme et une strat gie internationale Les programmes y sont d finis et d crivent les enjeux les axes de recherche suivre les jalons et les indicateurs d valuation Le b timent de la Direction g n rale du CEA con u par Claude Vasconi comporte un sous sol
6. positionn basse temp rature dans l appareil UNE PILE COMBUSTIBLE SOUS LES NEUTRONS Une pile combustible bombard e par des neutrons cette exp rience originale r alis e au LLB par des chercheurs du centre CEA de Grenoble vise mieux comprendre la d li cate gestion de l eau dans les piles membrane chan geuse de protons voir p 14 N cessaire la mobilit des protons l eau n est pas r partie de mani re homog ne entre les deux lectrodes d une pile en fonctionnement Un quilibre s tablit rapidement entre deux flux antagonistes en effet le transport de l eau par le flux de protons entra ne EMAGN TISME ET SUPRACONDUCTIVIT C est au d but du XX si cle qu ont t d couverts les supraconducteurs des mat riaux capables de transporter sans r sistance un courant lectrique Pendant plusieurs d cennies cet tat de la mati re est demeur confin des temp ratures proches du z ro absolu 273 C En 1986 la supraconductivit se r chauffe soudainement jusqu 140 C dans de nouveaux mat riaux base d oxydes de cuivre une chelle microscopique le ph nom ne requiert une interaction attractive permettant aux lectrons de s apparier un d s quilibre localis de la teneur en eau de la membrane que tend compenser une diffusion de l eau en sens inverse L analyse de piles tests par les neutrons a fourni des profils de concentration en eau
7. renfermant le c ur en 1997 la r fection de deux canaux d extraction de neutrons en 2003 et de baies de contr le commande en 2004 Un autre canal d extraction sera remplac partiellement cet t puis compl tement l t 2007 D celer des traces m talliques Le r acteur Orph e est reli par des canaux pneumatiques au Laboratoire Pierre S e LPS dont l analyse par activation neutronique est l une des sp cialit s L irradiation rend radioactifs certains des l ments pr sents dans l chantillon l tat de traces qui deviennent d celables gr ce l extr me sensibilit des mesures de radioactivit Il est possible de doser de la sorte une trentaine d l ments dans les v g taux et une quarantaine d autres dans des mat riaux min ralogiques roches s diments ou laves Les domaines d int r t s tendent des mat riaux l environnement en passant par l arch ologie ou la biologie Ainsi par exemple l analyse de mousses v g tales pr lev es sur tout le territoire national a permis de cartographier la pollution issue de retomb es atmosph riques notamment le plomb le chrome ou le cadmium Contr ler des explosifs l int rieur du m tal Une autre application du r acteur est implant e dans une casemate situ e derri re le hall des guides du LLB la radiographie aux neutrons ou neutronographie Seule cette technique permet de contr ler des explosifs l
8. sur une paisseur inf rieure au dixi me de millim tre dans des conditions proches de la r alit Les premiers r sultats font appara tre une marche dont la position transversale varie avec l intensit du courant lectrique la temp rature et aussi la g om trie de la distribution des gaz En parall le les neutrons d Orph e ont apport une contri bution plus fondamentale pour comprendre la structure microscopique de la membrane et la dynamique de l eau la fois pour les mat riaux de r f rence et pour des mat riaux alternatifs qui seraient moins on reux pour des applications grand public des piles combustible 1 D partement de recherche fondamentale sur la mati re condens e Direction des sciences de la mati re D partement des technologies de l hydrog ne Direction de la recherche technologique Des centaines de d tecteurs sont utilis s pour mesurer la mobilit de l eau HAUTE TEMP RATURE Alors que dans les supraconducteurs classiques ce rapprochement s op re par couplage des lectrons avec les vibrations du r seau cristallin la supraconductivit haute temp rature semble impliquer un autre m canisme Parmi les mod les propos s l appariement via des fluc tuations caract re magn tique retient l attention des physiciens Or la technique de diffusion des neutrons sur la mati re permet de sonder ses propri t s magn tiques dans l espace et le temps Elle est mis
9. 3 TRIMESTRE 2006 gt N 733 Centre CEA de Saclay LE JOURNAL DOSSIER Orph e et le Laboratoire L on Brillouin source nationale de neutrons La Direction g n rale du CEA s implante Saclay p 3 IVEA des analyses chimiques par laser p 13 diteur CEA Commissariat l nergie atomique Centre de Saclay 91191 Gif sur Yvette Cedex Directeur Yves Caristan Directrice de la publication Dani le Imbault R dacteur en chef Christophe Perrin R dactrice en chef adjointe Sophie Astorg Avec la participation de Elisabeth Stibbe Iconographie Chantal Fuseau Conception graphique Mazarine 2 square Villaret de Joyeuse 75017 Paris T l 01 58 05 49 25 Cr dits photos CEA J Boulay CEA C Fuseau CEA D Marchand CEA P Stroppa CEA Gonin CEA F Rhodes CEA LGGE C Vincent Jean Luc Signamarcheix CEA F Pillot Synchrotron SOLEIL clic air CK CEA DRM SHFJ Samuel Birmann Kunstmuseum B le N ISSN 1276 2776 Centre CEA de Saclay Droits de reproduction texte et illustrations r serv s pour tous pays Photos de couverture Haut gauche le LLB bas gauche Orph e droite la Direction g n rale Sommaire n 33 ditorial La DG du CEA Saclay Orph e et le Laboratoire L on Brillouin Du laboratoire l entreprise Piles combustibles et enzymes Br ves l heure o la Direc A g n rale du CEA s installe Saclay alors que la construction de Neuro
10. 53 C et deux 1 LPS Laboratoire mixte du CEA et du CNRS implant sur le centre de Saclay 2 CNES Centre national d tudes spatiales Salle de conduite d Orph e l quipe de quart assure le pilotage du r acteur depuis cette salle L objet contr ler est dispos face au guide neutrons un d tecteur plac l arri re fournira la neutronographie ou radiographie aux neutrons Un lingot de silicium de forme cylindrique est mis en place proximit du c ur du r acteur pour tre dop par transmutation Source chaude Canaux verticaux C ur du r acteur Source froide autres une source chaude du graphite port plus de 1 100 C sources permettent d ajuster l nergie des neutrons aux Situ es dans la piscine d eau lourde ces besoins des utilisateurs Deux des canaux gauche transportent six faisceaux dans le hall d exp riences du LLB Comme la lumi re laser dans une fibre optique les neutrons sont guid s dans des tubes en verre au bore rev tus d une couche r fl chissante Neuf canaux verticaux cette fois sont utilis s pour irradier des chantillons La protection radiologique des personnes est assur e par une piscine d eau ordinaire de quinze m tres de profondeur 1 Eau lourde mol cule d eau dans laquelle le deut rium s est substitu hydrog ne Le deut rium est une vari t d hydrog ne plus lourde LABORATOIRE L ON BRILLOUIN EXPERTISE ET ACC
11. Spin touche sa fin la physionomie du centre CEA de Saclay se transforme vue d il avec ces b ti ments l architecte Claude Vasconi livre deux r alisations l gantes qui s int g rent harmonieusement au paysage quelques centaines de m tres de l les quipes du synchrotron SOLEIL peaufinent leurs ultimes r glages avant l arriv e prochaine des premiers utilisa teurs d ici quelques mois Dans ce domaine particulier de l analyse structu rale le plateau de Saclay est richement dot de grands instruments extr mement performants et attractifs pour une large Saint Aubin et le r acteur nucl aire exp rimental Orph e en association avec le Laboratoire L on Brillouin LLB Le centre CEA de Saclay poursuit son travail d ouverture multiplie les liens avec ses partenaires locaux et recherche avec eux accro tre encore sa visibilit au plan international Confort e par l arriv e de la Direction g n rale du CEA Saclay cette d mar che concerne aussi bien les technologies logicielles qui s int grent au p le de comp titivit Systen tic PARIS REGION que la physique la recherche sur le climat ou la sant Yves Caristan Directeur du centre CEA de Saclay communaut scientifique SOLEIL Signature du contrat tat CEA Le 5 juillet Thierry Breton Ministre de l conomie des Finances et de l Industrie Gilles de Robien Ministre de l ducation natio nale de l E
12. UEIL Le LLB assume une double mission d velopper les techniques d analyse par les neutrons et entretenir des contacts avec de nombreux labo ratoires travers des collaborations scientifiques et l accueil d quipes qui viennent r aliser des exp riences Dans le bureau du directeur du LLB une carte de France affiche les multiples relations scientifiques du laboratoire par autant de petits drapeaux plant s sur le territoire Elles repr sentent les deux tiers du total 25 sont europ ennes et 8 sont nou es avec la Russie l Europe de l Est ou d autres pays mergents Le LLB acc de aujourd hui une dimension internationale notamment par le biais d initiatives europ ennes destin es favoriser la formation des chercheurs souligne Philippe Mangin le directeur du LLB Les collaborations les plus fructueuses sont celles o des chercheurs du LLB participent pleinement au travail scientifique l laboration des exp riences En amont de l accueil le LLB organise r guli rement des formations la neutronique Synergies Tr s compl mentaires les neutrons du LLB et les rayons X du synchrotron SOLEIL qui est en train d achever sa phase de mont e en puissance sont convoit s par la m me communaut scientifique Aussi le LLB et SOLEIL organisent ils conjointement les Rencontres scientifiques de Saint Aubin Les synergies entre les quipes sont appel es se d velopper encore dava
13. ar une grande diversit de ses domaines de recherche sciences de la mati re sciences du vivant nergie nucl aire recherche technologique La mission de formation du CEA est assur e par l INSTN Institut national des sciences et techniques nucl aires qui en plus de ses enseignements propres g re la formation par la recherche plus de 1 000 doctorants et d veloppe aux plans national et international des sessions de formation continue Enfin la diffusion et la valorisation techno logiques ainsi que laide la cr ation d entreprises sont largement d velopp es au CEA en g n ral et Saclay en particulier en un peu plus de vingt ans une centaine d entreprises ont t cr es dans le secteur des hautes technologies partir de technologies du CEA Bruv re Le Chatal e Le Hipaun Valduc F j E a A Le CEA compte neuf tablissements Quatre appartiennent la Direction des applications militaires DAM Valduc en Bourgogne Le Ripault en Touraine le Cesta en Aquitaine DAM Ile de France Bruy res le Ch tel en Essonne Les cinq autres centres sont Saclay Direction des sciences de la mati re Cadarache Direction de l nergie nucl aire Valrh un acronyme de Vall e du Rh ne qui englobe Marcoule et Pierrelatte Direction de l nergie nucl aire Grenoble Direction de la recherche technologique Fontenay aux Roses Direction des sciences du vivant Bien que rattach
14. auffement s est fortement acc l r au cours des ann es 1990 Mais l Europe avait subi au cours des 4 si cles pr c dents un refroidissement marqu avec des hivers durant lesquels les canaux et les rivi res gelaient ainsi qu en attestent les tr s Horaire 20 heures Centre CEA de Saclay T l 01 69 08 52 10 Organisation renseignements Cette photo 1995 montre le m me site L extr mit du glacier a r gress de 1 800 m tres nombreuses sc nes hivernales repr sent es par les peintres flamands tout au long de cette p riode Le r chauffement intervenu depuis le milieu du 19 si cle est il simplement un retour la situation pr c dente ou l homme porte t il une part de responsabilit Les catastrophes climatiques comme la temp te de 1999 la canicule de 2003 les cyclones de 2005 tel que Katrina qui a d vast la Nouvelle Orl ans sont elles des preuves du changement du climat global Que penser d hivers qui restent froids longtemps comme celui que nous avons connu cette ann e Le climat se r chauffe t il vraiment Et que dire des fameux gaz effet de serre Pour r pondre ces questions il faut comprendre comment fonctionne le climat voir comment se redistribue sur l ensemble de la terre la chaleur que le soleil apporte de fa on tellement plus importante aux r gions situ es entre les tropiques prendre la mesure du r le consid rable que joue l eau sous toutes ses formes liquid
15. chimie de cules neutres d ions atomes ou mol cules ayant perdu un ou plusieurs la Direction de l nergie nucl aire Saclay Ce sp cialiste lectrons et d lectrons d instrumentation optique opte alors pour la valorisation d une technique d analyse chimique en temps r el par ablation laser la LIBS Laser Induced Breakdown Dominique Gallou Pr sident d IVEA Spectroscopy Le proc d consiste focaliser un laser sur l objet analyser le mat riau est localement vaporis Quel regard portez vous sur votre exp rience D G Exporter un savoir faire du laboratoire vers le secteur industriel est un travail passionnant Cette exp rience a montr qu il est possible d agir rapidement pour peu que chacune des deux parties sache faire preuve de souplesse et d une reconnaissance mutuelle Le CEA poss de un r servoir de comp tences immense et c est un atout majeur pour la r ussite d IVEA Notre seule faiblesse par rapport aux soci t s trang res c est la difficult obtenir une r solution spatiale in gal e y compris en profondeur des financements permettant d assurer rapidement une position de leader sous forme de plasma qui se d sexcite en mettant de la lumi re Un logiciel sp cialis permet de relier les composantes lumineuses analys es par un spectrom tre aux l ments chimiques constituant le mat riau et leurs concentrations La LIBS ne requiert pas de
16. e vapeur glace Cette conf rence juniors permettra de mieux comprendre la machine climatique de mieux conna tre ce qu est l effet de serre dont nous entendons maintenant parler si souvent Renseignements pratiques Acc s ouvert tous entr e gratuite Lieu Institut national des sciences et techniques nucl aires Saclay voir plan Unit communication et affaires publiques Adresse postale 91191 Gif sur Yvette Cedex Les Jeudis du CEA Jeudi 28 septembre 2006 19h Tsunami de l Oc an indien deux ans apr s avec Fran ois Schindel expert tsunami au CEA repr sentant de la France au Groupe intersouvernemental de coordination du syst me d alerte aux tsunamis dans le Pacifique CEA Direction des applications militaires Ile de France Renseignements Lieu caf de la FNAC V lizy centre commercial V lizy 2 Entr e libre
17. e en uvre au LLB pour tenter de percer le myst re de l appariement supra conducteur haute temp rature dans les oxydes de cuivre Pour d tecter des signaux magn tiques tr s t nus potentiellement impliqu s dans les propri t s lectro niques exotiques de ces mat riaux ces exp riences n cessitent de tr s gros chantillons monocristallins dont la cristallogen se rel ve souvent du d fi Les neutrons permettent de sonder les propri t s magn tiques de la mati re Derniers pr paratifs avant les mesures Q 5 3 D D D et D r rm UJ Orph e et le LLB Que devient un gaz comme l hydrog ne tr s basse temp rature Il se liqu fie 253 C et se solidifie 259 C Soumis un bombardement de neutrons l hydrog ne liquide ne renvoie pas de signal significatif les mol cules de dihydrog ne H y sont totalement d sordonn es Descendons plus bas en temp rature 259 C il appara t un signal t moin de l organisation des mol cules H au sein d un cristal Dans cette structure celles ci sont r guli rement dispos es aux sommets de mailles l mentaires mais curieusement elles conservent une enti re libert de rotation m me au z ro absolu 273 C Cette singularit trahit le comportement quantique de l hydrog ne les atomes H restent imparfaitement localis s comme les lectrons autour du noyau atomique Que se passe t il lorsqu on soumet un
18. et quatre niveaux pour une superficie totale de 8 880 m Pr s de deux cents personnes y travaillent illustration maquette du b timent Orph e et le LLB ORPH E ET LE LABORATOIRE L ON BRILLOUIN SOURCE NATIONALE DE NEUTRONS Associ au Laboratoire L on Brillouin LLB le r acteur nucl aire exp rimental Orph e est un tr s grand quipement d di l analyse de la mati re par les neutrons Construit il y a vingt cinq ans pour compl ter l offre europ enne en mati re de neutrons Orph e vient d tre confirm dans sa vocation de source nationale Avec le d marrage du synchrotron SOLEIL le plateau de Saclay s enrichit d une installation tr s compl mentaire du tandem Orph e LLB Carte d identit Orph e r acteur de recherche de 14 MW Direction de l nergie nucl aire Saclay 60 personnes LLB instrumentation utilisant les neutrons d Orph e Direction des sciences de la mati re unit mixte CEA CNRS 110 personnes Synchrotron SOLEIL instrumentation utilisant le rayonnement synchrotron soci t civile CNRS CEA R gion Ile de France Conseil g n ral de l Essonne R gion Centre 300 personnes ORPH E UN R ACTEUR AU MEILLEUR NIVEAU MONDIAL Au troisi me rang mondial Orph e d livre des faisceaux de neutrons sur mesure 180 jours par an sur une trentaine d aires exp rimentales la diff rence d un r acteur g n rateur d lectricit Orph e est optimis
19. int rieur d une pi ce m tallique Voil pourquoi depuis de nombreuses ann es le CNES impose que toutes les lignes pyrotechniques de ses lanceurs quelques centaines de pi ces par fus e soient contr l es apr s montage par les neutrons d Orph e Mieux vaut en effet v rifier que lexplosif est indemne de fissure ou de cavit des d fauts susceptibles d invalider une fonction vitale de la fus e comme la s paration des tages ou le largage du satellite cette mission historique s ajoute le contr le de pi ces a ronautiques et de certaines pi ces des combustibles destin s aux r acteurs exp rimentaux Au total pr s de cinq mille pi ces sont contr l es annuellement pour une dizaine de clients industriels Un outil pour les composants lectroniques Orph e est galement la marge un outil industriel Pr s de cinq tonnes de silicium dop sont produites annuellement gr ce Orph e et l autre r acteur exp rimental de Saclay Osiris Le dopage consiste transmuter l aide des neutrons le silicium en phosphore sans que ni lun ni lautre de ces l ments ne reste radioactif Les lingots de Un portrait du neutron Le neutron est un constituant du noyau de l atome nucl on A la diff rence du proton il ne porte pas de charge lectrique Cette neutralit lui donne le r le principal dans les r actions de fission nucl aire Lui seul peut interagir avec les noyaux d uranium et les ca
20. ique de puissance pour la commande de moteurs lectriques de tramway de TGV ou encore de v hicules hybrides double motorisation lectrique et essence La projection en 2010 des ventes de ces voitu res montre que la production mondiale de silicium dop en r acteur aujourd hui de cent tonnes devrait doubler Orph e produit galement des fils d iridium radioactif pour le traitement localis de tumeurs par curieth rapie ainsi que des gels contenant du samarium et de l yttrium gale ment radioactifs pour soulager des douleurs articulaires Eau lourde Piscine Canal simple Canal double Hall des guides neutrons Hall d Orph e F ORPH E MODE D EMPLOI Les neutrons bruts sortis du r acteur n interagissent que peu avec la mati re il faut les ralentir tr s fortement pour les rendre utilisables L eau lourde qui entoure le combustible remplit cette fonction les neutrons perdent de la vitesse au cours de chocs successifs Pour liminer au maximum les neutrons rapides l extraction s effectue suivant une direction non radiale pr s de 40 centim tres du c ur Les neutrons sont s lectionn s dans des canaux horizontaux ou doigts de gants des pi ces en aluminium baptis es ainsi en raison de leur forme Orph e est quip au total de neuf canaux organis s en vingt faisceaux de neutrons Trois d entre eux visent des sources froides de l hydrog ne liquide 2
21. it directement et rapidement l acti vation des neurones La puissance de la m thode employ e l Imagerie par r sonance magn tique de diffusion IRMd tient au fait qu elle permet de relier des mesures r alis es une chelle macrosco pique l architecture microscopique du tissu neuronal L organisation g om trique des cellules dans le tissu c r bral modifie en effet de mani re sensible les mouvements d sordonn s des mol cules d eau Les mesures r alis es par cette m thode ont montr que l activation c r brale provoque une l g re baisse de la diffusion des mol cules d eau cons quence d un petit gonflement des cellules activ es En d finitive l IRMd refl te plus directe ment l activit des neurones que PIRM fonctionnelle classique fond e sur l augmentation du d bit sanguin Elle se r v le la fois plus rapide plus localis e et plus intimement li e l activation des neurones et consti tue donc une alternative int ressante l imagerie de la fonction c r brale Il reste comprendre la signification v ritable du ph nom ne observ l eau mol cule de la vie serait elle galement mol cule de l esprit C est l une des questions auxquelles permettra de r pondre le centre d imagerie c r brale tr s haut champ NeuroSpin qui ouvrira ses portes au centre CEA de Saclay L IRM de diffusion appliqu e aux mol cules d eau est un outil
22. l INRIA l ENSTAS HEC se sont ils appropri s ce fameux plateau de Saclay dont les limites ne sont pas d finies par un relev topographique mais par un p rim tre de comp tences qui s tend largement dans la vall e autour des Universit s d Orsay et de Saint Quentin en Yvelines Une dynamique de grands projets La r cente loi de programmation sur la recherche donne aux chercheurs les moyens de constituer des r seaux afin d appara tre plus visiblement au plan international par un regrou pement th matique de leurs outils et comp tences Autour du plateau de Saclay se d veloppe SYSTEM TIC le p le de actuellement PARIS REGION comp titivit Logiciels et syst mes complexes vocation mondiale labellis par l tat en septembre 2005 Par ailleurs de grands projets scientifiques et technologiques dans lesquels le CEA est largement impliqu sont en cours de d veloppement le synchrotron SOLEIL pour l exploration de la mati re NeuroSpin grande infrastructure de neuro imagerie et Digiteo Labs pour les sciences et technologies de l information Ces projets refl tent le potentiel de la r gion devenir internationalement visible et attractive et montrent la capacit du CEA d y int grer sa recherche d excellence et d am nagement du territoire Pour tre attractive une r gion doit tre accessible C est la raison pour laquelle une Op ration d int r t national est en phase d
23. novateur d observation de l activit c r brale v CONF RENCE CYCLOPE JUNIORS Mardi 3 octobre 2006 Climat et effet de serre Par Val rie Masson Delmotte responsable de l quipe de glaciologie et de pal oclimatologie continentale chercheur au LSCE Unit mixte de recherche CEA CNRS de Saclay et Jean Poitou conseiller scientifique au LSCE Cette aquarelle de Samuel Birmann 1823 repr sente la mer de glace p n trant largement dans la vall e de Chamonix Kunstmuseum B le Cela fait d j pr s de 50 ans que les sp cialistes ont tir le signal d alarme en br lant le carbone que la nature a mis des centaines de millions d ann es stocker dans le sous sol de la terre l homme est en train de changer le climat de fa on importante et durable Pour faire fonctionner son industrie et assurer le transport des marchandises mais aussi pour assurer son bien tre et ses loisirs l homme consomme une quantit toujours croissante d nergie la plus grande partie tant fournie par le p trole le gaz naturel et le charbon En br lant ces combustibles nous rejetons dans l atmosph re 7 milliards de tonnes de carbone par an dont seulement une moiti est reprise par la v g tation et les oc ans Le reste s accumule dans l atmosph re o il joue le r le d une serre emp chant la chaleur apport e par le soleil de quitter la basse atmosph re On observe depuis 1850 un r chauffement de la plan te Ce r ch
24. ns GEP Eici SEIH EA WAEA CE Chen F pny anz ihydrepinass glutos cyii Une pile combustible d livre un courant lectrique gr ce deux r actions lectrochimiques qui ont lieu dans des compartiments distincts Dans le premier d entre eux le combustible ici le dihydrog ne H c de une lectrode des lectrons Dans le second ces lectrons sont extraits de l lectrode et capt s par oxyg ne Pour maintenir la neutralit lectrique de l ensemble les atomes d hydrog ne priv s de leur lectron protons H doivent passer du premier compartiment l autre travers une membrane dite changeuse de protons Le sous produit des r actions se r sume de l eau ce qui rend la pile combustible tr s attractive pour alimenter le moteur des voitures baptis Bact riopile qui associe les partenaires d j cit s ainsi que l industriel Arcelor Mettrons nous demain des enzymes dans nos moteurs 1 Laboratoire de g nie chimique CNRS Institut national polytechnique de Toulouse Universit de Toulouse 3 Instituto di scienze marine G nes Vue de profil comme sur le sch ma cette pile combustible prototype ne comporte aujourd hui des enzymes que dans un seul compartiment celui de la cathode Br ves SIMULATION D UN INCIDENT AU CENTRE CEA DE SACLAY Le 13 juin dernier a eu lieu un exercice simulant un incident nucl aire sur le site du centre CEA de Saclay Cet exe
25. nseignement sup rieur et de la Recherche Fran ois Goulard Ministre d l gu l Enseignement sup rieur et la Recherche Fran ois Loos Ministre d l gu l Industrie et Alain Bugat Administrateur g n ral du CEA ont sign le contrat d objectifs tat CEA qui fixe des orientations et des objectifs pour les programmes civils du CEA sur la p riode 2006 2009 La signature a eu lieu dans le nouveau b timent de la Direction g n rale du CEA Saclay qui a t inaugur cette occasion voir p 3 Le contrat d objectifs tat CEA est le fruit d une troite et confiante collaboration entre le CEA et ses minist res de tutelle Il traduit tout d abord la reconnaissance de son positionnement strat gique autour de deux grands axes les nergies non mettrices de gaz effet de serre parmi lesquelles figurent le nucl aire fission et fusion ainsi que les technologies pour l information et la sant Le troisi me axe strat gique du CEA portant sur la D fense et la s curit globale qui n est pas int gr dans le pr sent contrat a par ailleurs fait l objet d une 1 NeuroSpin centre d imagerie c r brale par r sonance magn tique champ intense validation par l tat selon une proc dure distincte Dans ces trois domaines essentiels pour le pays le CEA joue un r le unique en assurant une bonne articulation entre la recherche l innovation et l industrie porteuse de d veloppement conomique e
26. ntage Des sp cialit s reconnues Les th matiques propres au LLB repr sentent pr s de 60 de son activit et l accueil d quipes 40 Parall lement l instrumentation neutronique proprement dite le LLB a d velopp des sp cialit s scientifiques qui sont aujourd hui reconnues internationalement on peut citer la diffusion de l eau dans les milieux confin s voir p 10 les cristaux de mol cules sous de tr s hautes pres sions voir p 12 ou l tude de supraconducteurs haute temp rature critique voir p 11 Parmi les exp riences mont es pour des laboratoires ext rieurs beaucoup visent caract riser des mulsions qu il s agisse de d velopper un cosm tique favoriser le transport de p trole brut lourd ou paissir un gel destin nettoyer des fresques Comme la mayonnaise l mul sion est constitu e de gouttes d huile en suspension dans de l eau ou l inverse Des mol cules enserrent chaque goutte formant une sorte de coque Les neutrons permet tent d tudier alternativement les gouttes ou bien les Onde et corpuscule Comme la lumi re le neutron se comporte la fois comme un corpuscule et comme une onde La longueur de l onde associ e proche des distances entre atomes et son nergie voisine des nergies de vibration des atomes font du neutron une sonde id ale de la mati re condens e Q 5 D D D et D r r UJ Orph e et le LLB coques
27. onnante propri t dans une pile combustible La corrosion s accompagne du transfert d lectrons du m tal oxyg ne ce qui est pr cis ment une des deux r actions chimiques l uvre dans une pile combustible voir sch ma Or celle ci ne se produit avec un rendement convenable qu en pr sence d un mat riau catalyseur on reux le platine Dans une pile prototype baignant dans le port italien de G nes le m tal pr cieux a donc t remplac par un biofilm naturel la puissance de la pile s est r v l e bien sup rieure Des enzymes dans nos moteurs Les chercheurs saclaysiens ont aujourd hui identifi certaines substances actives produites par les micro organismes marins Ce sont des prot ines appel es enzymes en raison de leur aptitude favoriser une r action chimique Elles ont t s lectionn es sur la base de crit res pratiques faible co t absence de toxicit bonne conservation et sont utilisables a priori dans les deux compartiments de la pile D un c t les hydrog nases pourront aider disso cier les mol cules d hydrog ne H et extraire leurs lectrons de l autre les oxydases faciliteront le transfert de ces lectrons aux mol cules d oxyg ne Ces travaux s inscrivent aujourd hui dans le cadre d un programme blanc financ par l Agence nationale de la recherche La pile combustible membrane changeuse de proto
28. ous une centaine de milliards de pascals 1 Port une temp rature de 271 5 C Positionnement de grande pr cision d un chantillon avant les mesures pi Dominique Bazin directeur de recherches au Laboratoire de physique des solides du CNRS Orsay Comment s est pass votre premier contact avec le LLB DB J ai rapidement t re u par un chercheur du LLB pour des essais pr liminaires Un projet a ensuite t soumis au comit scientifique qui si ge deux fois par an Qui sont les partenaires de votre projet DB Je travaille dans le cadre d un mod le m dical tabli par le Dr Daudon directeur du laboratoire CRISTAL l H pital Necker Enfants malades Paris Aux c t s d autres coll gues du CNRS des chercheurs du LLB participent l orientation scientifique du projet Fr quentez vous d autres laboratoires d accueil DB Oui j ai r alis des mesures au synchrotron du LURE et de l ESREF j ai d pos une demande au Laboratoire Pierre S e et je solliciterai prochainement le synchrotron SOLEIL 1 Epith lium tissu form d une ou plusieurs couches de cellules remplissant des fonctions de rev tement ou de secr tion 2 CRISTAL Centre de recherches et d informations scientifiques et techniques appliqu es aux lithiases 3 LURE Laboratoire pour l utilisation du rayonnement lectromagn tique Orsay aujourd hui remplac par le synchrotron SOLEIL
29. plus pr cis ment l organisation des atomes mol cules ou agr gats situ s aux interfaces entre les milieux De telles mesures caract re appliqu renvoient galement des interrogations plus fondamentales comment des objets composant un film plan se r orga nisent ils en volume autour d une sph re Pour en savoir plus www llb cea fr Orph e LLB SOLEIL comme Grenoble L association Orph e LLB SOLEIL du plateau de Saclay voque immanquablement Grenoble l Institut Laue Langevin ILL et le synchrotron ESRF European Synchrotron Radiation Facility financ s respectivement par 11 et 18 pays europ ens Le R acteur haut flux de l ILL d livre une puissance de 58 MW millions de watts comparer avec 14 MW pour Orph e L ILL offre un flux de neutrons cinq fois plus lev que celui du LLB Le rayonnement de l ESRF est un peu plus nerg tique que celui de SOLEIL rayons X durs Essentiellement compl mentaires les installations grenobloises et franciliennes ne parviennent pas satisfaire la moiti des demandes A L EAU LE MOTEUR DES PROT INES Pourquoi les prot ines cessent elles de remplir leur fonction biologique en dessous de 53 C C est une des nigmes lucid es gr ce aux neutrons Une prot ine est un norme difice mol culaire dont la paroi externe est tapiss e de petites mol cules d eau anim es de mouvements incessants De mani re inat
30. pr paration sp cifique d chantillons et la diff rence de la technique concurrente par fluorescence X elle autorise l analyse d l ments l gers permet des mesures d port es et offre Des instruments cl en main ou sur mesure 1 P o o a IVEA r alise des tests chez des clients avec un prototype Laur at 2005 du concours d aide la cr ation d entreprise En transportable dans une voiture particuli re L entreprise a re u OSEO ANVAR Dominique Gallou fonde en d cembre de une aide du Conseil r gional d Ile de France pour la mise au la m me ann e la soci t IVEA Celle ci propose point de ce prototype DES PILES COMBUSTIBLES DOP ES AUX ENZYMES Des travaux sur la corrosion marine ont conduit des chercheurs de Saclay introduire des enzymes dans les piles combustibles Cette innovation permettrait terme d abaisser significativement le co t de fabrication des piles L tude de la corrosion des aciers inoxydables en eau de mer a entra n les ing nieurs du D partement de physico chimie DPC de Saclay et leurs partenaires toulousains et g nois vers des terres inattendues Dans certaines condi tions ils ont observ la formation d un biofilm sur l acier loin de jouer un r le protecteur ce rev tement adh rent secr t par des bact ries marines favorise la corrosion de mani re catastrophique Les chercheurs ont alors eu l id e de tirer profit de cette t
31. rcice s inscrit dans une d marche de pr vention et de protection de la population riveraine et de l environ nement Organis par la pr fecture de l Essonne il a permis aux pouvoirs publics de tester le dispositif de secours pr vu en cas d accident r el la coordination entre les acteurs et la coh rence des actions mises en uvre Peu apr s 9h les habitants de Saint Aubin avertis d abord par les sir nes puis par les sapeurs pompiers ont t invit s se mettre l abri Un p rim tre de s curit a t mis en place tout autour du centre CEA de Saclay et de la commune de Saint Aubin par la gendarmerie nationale avec des contr les d acc s ainsi que des d viations Cet exercice a permis de tester et de valider un nouveau plan d engage ment op rationnel con u par le CEA de Saclay qui pr cise l organisation des interventions et des secours par les diff rents services de s curit et de sant du centre Les personnels de la Formation locale de s curit du centre CEA transportent la structure gonflable du sas qui accueillera les bless s pour les premiers soins radiologiques et m dicaux IMAGERIE C R BRALE ET MOUVEMENTS DE L EAU Une quipe du Service hospitalier Fr d ric Joliot Orsay en collabora tion avec une quipe de l Universit de Kyoto a d montr que la mesure dans le cerveau des mouvements de diffusion des mol cules d eau tradui sa
32. sser en deux fragments Cette r action de fission lib re deux ou trois neutrons susceptibles d intera gir leur tour avec d autres noyaux Ces interactions rel vent de forces nucl aires tr s courte port e Le neutron n interagit pas avec les lectrons p riph riques Qu est ce que le rayonnement synchrotron Le rayonnement synchrotron est constitu de rayons X produits par des lectrons acc l r s suivant une trajectoire circulaire Neutrons ou rayonnement synchrotron Les rayons X interagissent avec les lectrons p riph riques de l atome tandis que les neutrons sont sensibles ses nucl ons Les neutrons sont sensibles des atomes l gers comme l hydrog ne qui sont peu visibles en X et distinguent les diff rents isotopes d un l ment ce que ne permettent pas les rayons X Les neutrons n interagissent pas beaucoup avec la mati re ils ont donc un fort pouvoir de p n tration Contrairement aux rayons X qui n explorent qu une paisseur de quelques microm tres partir de la surface les neutrons peuvent sonder un chantillon massif dans sa totalit 1 Les isotopes d un l ment chimique ne diff rent que par leur nombre de neutrons 4711 2 3 s2udiO Orph e et le LLB silicium tr s pur de forme cylindrique sont irradi s dans un canal vertical proximit du c ur du r acteur Cette technique assure une homog n it in gal e indispensa ble en lectron
33. t de cr ation d emplois Organisme de recherche vocation principalement technologique le CEA s appuie sur une forte composante de recherche fondamentale repr sentant un tiers de ses moyens affect s aux programmes qui est confort e dans le pr sent contrat Signature de contrat et inauguration du b timent de la DG figuraient au programme de cette journ e LA DIRECTION G N RALE DU CEA S IMPLANTE SACLAY La Direction g n rale du CEA et le Haut commissaire qui si geaient Paris depuis la naissance de l organisme en 1945 ont quitt la capitale pour s installer sur le centre de Saclay L environnement de Saclay volue consid rable ment et le positionnement du CEA au c ur de ce site d excellence se trouve confort par l installation de sa Direction g n rale Cet emm nagement s inscrit dans une dynamique de visibilit internationale Un p rim tre de comp tences L ouverture du centre CEA de Saclay en 1952 proximit des laboratoires du CNRS de Gif de l ONERA Ch tillon et du centre d tudes agricoles de Jouy en Josas a marqu le d but de la cr ation d une v ritable Cit scienti fique Aujourd hui des industriels tels que Thales ou Danone organisent leur R amp D autour des centres de recherche qui se sont successivement implant s Ainsi outre le CEA le CNRS avec sa D l gation r gionale Ile de France Sud l cole polytechnique Sup lec l Institut d optique l ONERA
34. tel cristal de tr s fortes pressions cette fois Des chercheurs du LLB ont appliqu pr s de 40 milliards de pascals soit 400 000 fois la pression atmosph rique un cristal mol culaire de 3 SUV LU d D d ET d Quel questionnement scientifique vous a conduit au LLB DB Je cherche d pein dre les caract ristiques physico chimiques des calculs r naux L analyse de ces biomat riaux nous renseigne sur les causes de la maladie associ e la lithiase urinaire Un calcul est un objet complexe constitu de nanocristallites dans une trame prot ique Leur composition est analys e l h pital pour le diagnostic Compl tant cette approche les neutrons permettent de mesurer la taille moyenne des cristallites sur l ensemble de l chantillon de d terminer lhydratation des cristaux notamment d oxalate de calcium et d tudier l interface entre pith lium et cristaux Ces informations renvoient diff rentes causes de la maladie FUN CRISTAL DE MOL CULES BIEN ORDONN deut rium une vari t lourde d hydrog ne Le signal neutro nique a d voil une nouvelle structure cristalline au sein de laquelle les mol cules de deut rium ont perdu un peu de leur libert de mouvement Apr s ce record mondial les chercheurs tenteront de repro duire le m me ph nom ne avec de l hydrog ne encore plus quantique que le deut rium s
35. tendue ce film d eau reste liquide basse temp rature jusqu 113 C mais en dessous de 53 C l eau subit une transformation ou transi Certaines exp riences du LLB comme sur cette vue sont implant es proximit du r acteur Exp riences d port es dans le hall des guides du LLB Les guides transportent les neutrons d Orph e sur les aires exp rimentales Suivi des exp riences depuis le poste de contr le on distingue des protections en b ton contre le rayonnement en provenance du guide neutrons tion de phase qui r duit sa mobilit au niveau microsco pique Les mol cules d eau se figent et en cons quence la prot ine aussi Lorsque la temp rature remonte les mol cules d eau retrouvent leur r le moteur et entra nent nouveau dans leur sillage les branches de la prot ine Ces mouvements infinit simaux d tectables gr ce aux neutrons sont indispensables la prot ine pour mener bien sa mission sp cifique Les sp cialistes de l eau du LLB peuvent galement apporter des l ments de r ponse d autres questions Comment fabriquer des cr mes glac es sans cristaux de glace Comment conserver au mieux le principe actif d un m dicament Comment l eau diffuse t elle dans les feuillets d argilite d un stockage de d chets radioactifs Comment am liorer la dur e de vie du b ton Avant l exp rience l chantillon de prot ines doit tre
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