Direction de la recherche fondamentale

La Direction des énergies (DES) est le pôle de recherche appliquée du commissariat à l'Énergie atomique et aux Énergies alternatives dans les domaines de la production d’énergie bas carbone (énergie nucléaire et énergies renouvelables). La DES accueille en 2019 plus de 4900 chercheurs et ingénieurs.

Proserpine était un réacteur nucléaire expérimental français utilisant initialement du plutonium comme combustible nucléaire et l'eau légère comme modérateur. Il a été construit au centre CEA de Saclay et divergea pour la première fois le 17 mars 1958. Proserpine avait pour but de poursuivre des études de criticité avec des solutions aqueuses de sulfate de plutonium, notamment pour l'étude de la criticité de l’usine d'extraction du plutonium de Marcoule. Puis elle a servi à la comparaison de deux éléments fissiles, le plutonium et l'uranium-235, en utilisant de l'uranium enrichi à 90% fourni par les États-Unis. Proserpine a permis de déterminer la masse minimale critique la plus petite jamais atteinte : 257 grammes de plutonium. Proserpine était constituée autour d'un cœur cylindrique, une cuve en Zircaloy de 25 cm de diamètre, contenant au début des expériences environ 300 grammes de plutonium en solution. Le plutonium provenait du traitement du combustible usé du réacteur expérimental EL2. Le cœur de la pile était entouré de matériaux réflecteur de neutrons en glucine et graphite. En cas de nécessité des barres de sécurité mues par une arbalète pouvaient s'abaisser en un dixième de seconde pour stopper la réaction en chaîne. Les techniciens utilisaient des boites à gants ou des combinaisons en plastiques pour la manipulation du plutonium. De nombreuses précautions avait été prise pour confiner le plutonium, afin d'éviter toute contamination radioactive. La première barrière de sécurité était le circuit contenant la solution, dont la résistance était préalablement testée. La seconde barrière était un circuit fermé pour récupérer la solution en cas de fuite, et des boites à gants en dépression. La troisième barrière était une enceinte scellée recouvrant complètement la pile et les circuits associés. Le tout était confiné dans un bâtiment sans fenêtre dont l'air était renouvelé 5 fois par heure. La pile proserpine était abrité par un bâtiment entouré de murs de béton de 1,30 m d'épaisseur et de 5 m de hauteur. Au-dessus et jusqu’à 10 m ou trouve des épaisseurs de 60 ou 30 cm de béton. Le bâtiment comporte en outre un atelier, plusieurs laboratoires et une salle de décontamination. Dans le hall de ce bâtiment a aussi été installé le dispositif expérimental Alecto.

Le centre de recherche CEA Paris-Saclay, situé dans l'Essonne, au cœur de l'université Paris-Saclay, est le plus grand des neuf centres de recherche du CEA. Précédemment, il s'appelait le centre CEA de Saclay, mais suite à une réorganisation en 2017 le CEA Paris-Saclay comprend plusieurs sites, notamment le site de Saclay (qui n'est plus appelé « centre »), le site de Fontenay-aux-Roses, le site de Paris, et aussi ceux d'Évry, d'Orsay, et de Caen,. Ce centre exerce ses activités dans les domaines de l'énergie nucléaire, des sciences du vivant, de la recherche fondamentale et appliquée en physique et en chimie, du climat et de l'environnement, des recherches appliquées dans de nombreux domaines technologiques. Il accueille le siège administratif du CEA. D'une superficie de 220 ha, il est implanté sur le plateau de Saclay, dans le pôle scientifique et technologique Paris-Saclay, au sud de Paris. Il est composé d'un domaine principal, et d'une extension : « l'Orme des Merisiers » situé à proximité. Il accueille chaque jour 8 000 personnes dont 5 400 salariés du CEA.

EL3 (eau lourde no 3) est le troisième réacteur nucléaire à eau lourde français. Il a été mis en service en 1957 à Saclay.

Aquilon est une pile atomique expérimentale de faible puissance (100 Watts) entrée en divergence au centre CEA de Saclay le 11 août 1956, et mise à l'arrêt définitif en 1967. C’est la troisième pile atomique expérimentale à fonctionner en France, après la pile Zoé qui démarra en 1947 au Fort de Châtillon et la pile EL2 en 1952 à Saclay. Quant au réacteur nucléaire G1, il divergea en janvier 1956 à Marcoule. Aquilon est une maquette critique destinée à la qualification des réacteurs pour la Propulsion_nucléaire_navale. En effet, les physiciens du Commissariat à l’énergie atomique souhaitaient développer au plus vite un type de réacteur apte à propulser les sous-marins nucléaires français. Aquilon permit d'étudier et de mettre au point les réseaux d'uranium et d'eau lourde, ou d’uranium enrichi et d’eau légère. Il s'agissait à l'époque de déterminer les dimensions optimales des barres d’uranium et leur équidistance. Les mesures de réactivité nucléaire et des études de réseaux effectuées sur Aquilon ont permis d'améliorer la connaissance des données nucléaires pour la filière des réacteurs à eau lourde.

EL2 (pour Eau Lourde n°2) - dénommée initialement aussi pile P2 - était un réacteur nucléaire de recherche français utilisé au centre CEA de Saclay de 1952 à 1965. Il s'agit du second réacteur nucléaire français après la pile Zoé (EL1). Après avoir développé une puissance de 500 kW pendant 3 heures le 18 février 1953, EL2 atteignit 850 kW puis 1020 kW par amélioration du refroidissementD'une puissance nominale de 2,8 mégawatts, EL2 fut le premier réacteur nucléaire à eau lourde du centre de Saclay, dont la construction datait de 1949. Avec le premier accélérateur de particules Van de Graaff, il constitua le point de départ du développement du centre CEA de Saclay. Le réacteur EL2 a produit environ 500 grammes de plutonium par an. Contenu dans une cuve cylindrique de 2 mètres de diamètre et 2,5 mètres de hauteur, EL2 utilisait comme combustible nucléaire environ 3 tonnes d'uranium métallique provenant de l'usine du Bouchet, et 6 à 7 tonnes d'eau lourde comme modérateur. Le refroidissement de la pile était assuré par de l'azote sous pression, lui-même refroidi par de l'eau ordinaire. Les difficultés rencontrées avec EL2 ont contribué à orienter les programmes du CEA vers la filière des réacteurs à l'uranium naturel graphite gaz. EL2 était destinée aux expériences de physique et de métallurgie, à la production de radioéléments artificiels, tels que le carbone 14, et à la production de plutonium utilisé notamment pour la pile proserpine. Le démarrage du réacteur EL2 fut suivi par celui du réacteur EL3 en 1957. Le démantèlement nucléaire d'EL2 a été effectué, ce réacteur a été rayé de la liste des installations nucléaires françaises. Les combustibles usés d'EL2 sont actuellement stockés dans une station d’entreposage des déchets radioactifs de Cadarache (CASCAD).

Le Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA) est un organisme divers d'administration centrale (ODAC) de recherche scientifique français dans les domaines de l’énergie, de la défense, des technologies de l'information et de la communication, des sciences de la matière, des sciences de la vie et de la santé, implanté sur dix sites en France,. Historiquement dénommé Commissariat à l'énergie atomique (CEA), il a changé de nom en 2010 en élargissant son champ aux énergies alternatives, tout en conservant son sigle. Les principaux centres de recherche du CEA sont le centre de Saclay (Essonne) et le centre de Fontenay-aux-Roses (Hauts de Seine), le site de Marcoule (Gard), le centre de Cadarache (Bouches du Rhône), le centre de Grenoble (dans l'Isère), le centre Le Ripault (près de Tours). Le centre de Saclay se trouve au cœur de la grappe industrielle technologique Paris-Saclay. Le centre de Grenoble se trouve au cœur du Polygone scientifique. Le CEA est un organisme de recherche classé en établissement public à caractère industriel et commercial (EPIC). Il a pour mission principale de développer les applications de l'énergie nucléaire dans les domaines scientifique, industriel, et de la défense nationale. Fin 2021, il emploie + de 21 000 salariés, pour un budget annuel de 5,6 milliards d'Euros .

Ulysse était un réacteur nucléaire de recherche implanté sur le centre CEA de Saclay, qui a servi au CEA pendant 50 ans jusqu'en 2007. D'une puissance thermique de 100 kW, ce réacteur est de type argonaute, un modèle de réacteur universitaire développé depuis 1957 aux États-Unis à l'Argonne National Laboratory (en anglais ARGONAUT signifie ARGOnne Nuclear Assembly for University Training). En France, il existait un autre réacteur de type Argonaute qui a été implanté à l’Université Louis Pasteur de Strasbourg, le Réacteur Universitaire de Strasbourg (RUS), dont le démantèlement s’est achevé en 2009. Ulysse fonctionnait avec un combustible à l'uranium enrichi entre 20 % et 90 %, modéré par de l'eau ordinaire et des réflecteurs en graphite. L'opérateur de ce réacteur était l'Institut national des sciences et techniques nucléaires (INSTN). Il s'agissait d'un réacteur d'enseignement représentant un réacteur de puissance à échelle réduite. Il était utilisé pour l'enseignement et la formation continue et pour des expérimentations sous flux neutronique. Le combustible nucléaire n’a jamais été changé pendant la durée de fonctionnement de l’installation. Le réacteur Ulysse a été construit entre janvier et juillet 1961. Le réacteur a fonctionné du 23 juillet 1961 au 9 février 2007. Le réacteur Ulysse constituait l’installation nucléaire de base n°18 d'après la lettre du 27 mai 1964 au Ministère chargé des questions atomiques et spatiales. Il n'a pas fait l'objet de décret d’autorisation de création, pourtant institué dès 1963.

NeuroSpin est un centre de neuroimagerie cérébrale par résonance magnétique nucléaire (IRM) en champ intense et un département de l'Institut des sciences du vivant Frédéric Joliot du Centre d'études CEA Paris-Saclay. C’est une grande infrastructure de recherche visant à repousser les limites actuelles de l'imagerie cérébrale. Elle intègre l’Institut d’Imagerie Biomédicale aux côtés de deux autres centres de recherche : le Service Hospitalier Frédéric Joliot du CEA présent à Orsay et MIRCen présent à Fontenay-aux-Roses. En 2023, des manquements graves et répétés dans le traitement des primates utilisés en expérimentation animale par NeuroSpin sont révélés par l'association One Voice.

Orphée est un ancien réacteur nucléaire de recherche du centre CEA de Saclay,. D’une puissance de 14 mégawatts, il s’agissait d’un réacteur nucléaire de type « piscine », dont la vocation première était de produire des faisceaux de neutrons pour les études sur les matériaux et les combustibles nucléaires. Le réacteur Orphée a été construit de 1976 à 1980 par le CEA et la société Technicatome sur le modèle du Réacteur à Haut Flux (RHF) mis en service à Grenoble en 1971. La première divergence d’Orphée a été réalisée le 19 décembre 1980. Orphée a réellement atteint sa vitesse de croisière en 1985. Le cœur du réacteur, constitué d’éléments combustibles à plaques d’uranium enrichi à 93%, était placé au centre d’une cuve d’eau lourde qui modèrait les neutrons. Le cœur et la cuve d’eau lourde étaient immergés dans une piscine remplie d’eau légère déminéralisée qui assurait le refroidissement du cœur. Le tout était situé dans l’enceinte du bâtiment réacteur. Orphée disposait de trois diffractomètres pour des expériences de diffraction de neutrons, et d’un banc de neutronographie. Orphée était utilisé par les chercheurs du Laboratoire Léon Brillouin (LLB). Orphée produisait en quantités limitées des radio-isotopes à usage médical ainsi que du silicium dopé de haute qualité. En juillet 2003, le CEA avait annoncé prévoir la fermeture du réacteur Orphée pour 2006. En février 2004, le personnel du LLB dénonce des restrictions budgétaires ministérielles, qui auraient conduit ses tutelles, le CEA et le CNRS à réduire le budget du réacteur Orphée. Le synchrotron Soleil a été mis en service à quelques centaines de mètres d’Orphée en 2006. L’ex-réacteur Orphée et ses installations constituent l’Installation nucléaire de base no 101. Selon les scientifiques de Saclay, Orphée aurait pu encore fonctionner jusqu’en 2026. Cependant, compte tenu des complications liées à l’approvisionnement de combustible, son arrêt définitif fut prévu pour fin 2019, date correspondant à son réexamen décennal de sûreté. Le réacteur a finalement été arrêté le mardi 29 octobre 2019.

Osiris est un ancien réacteur nucléaire de recherche français mis en service au CEA au centre de Saclay en 1966, et mis à l'arrêt en décembre 2015. Il fait partie de l'Installation Nucléaire de Base n°40 (INB 40) du CEA. De puissance thermique 70 MW, il servait à étudier les matériaux et combustibles des centrales nucléaires, notamment pour les qualifier dans le cadre de l'allongement de la durée de vie, grâce à son flux neutronique élevé. Il produisait également des radioéléments pour l'industrie et l'utilisation médicale, notamment du technétium 99m, via le molybdène 99, dont il était l'un des six producteurs au monde, et du silicium dopé,. Ce type de réacteur d'irradiation est appelé réacteur d'irradiations technologiques ou encore Material Testing Reactor. En 1964, les premiers travaux de construction d'Osiris et de sa maquette Isis débutent. La divergence d'Isis a lieu le 28 avril 1966 et celle d'Osiris le 8 septembre 1966. Après deux années de fonctionnement à 50 mégawatt (MW), la puissance thermique nominale de 70 MW est atteinte en 1968. De 1966 à début 1980, le réacteur a fonctionné avec un combustible uranium-aluminium enrichi à 93 %. Dans les années 1970, Bouygues et Technicatome, partenaires du CEA, sont chargés de réaliser en Irak le réacteur Osirak, copie conforme d'Osiris. Il fut détruit par l'armée israélienne en 1981 puis par l'armée américaine en 1991. De 1980 à 1994, Osiris a fonctionné avec un combustible d'oxyde d'uranium (UO2) enrichi à 7 % appelé caramel. La conversion progressive du réacteur à un autre combustible faiblement enrichi, appelé siliciure, (U3Si2-Al à 19,75% d'uranium-235) a débuté en janvier 1995 pour s’achever en avril 1997. Toutes ces opérations ont fait l'objet de tests préalables sur le réacteur Isis. En 2008, l’ASN estime qu'Osiris devra être arrêté au plus tard en 2015 et demande un certain nombre de travaux de sûreté. Il serait remplacé par le réacteur Jules Horowitz en construction à Cadarache. De 2008 à 2010, sous le nom de projet Aménophis, Osiris subit une série de travaux de rénovation — 2 mois et demi d’arrêt en 2008, 4 mois en 2009 et 5 mois en 2010 — qui se terminent avec le redémarrage du réacteur le 18 novembre 2010. En 2011, l'ASN estime que les travaux effectués répondent aux objectifs fixés et n'identifie pas d'élément empêchant de garder le réacteur en service jusqu'en 2015. En décembre 2015, Osiris est mis définitivement à l'arrêt. En septembre 2016, le directeur du centre CEA de Saclay affirme que les risques d'accident nucléaire se sont réduits (sur le site de Saclay) en raison de l'arrêt d'Osiris.

Saint-Aubin (prononcé [sɛ̃t obɛ̃] ) est une commune française située à 22 kilomètres au sud-ouest de Paris dans le département de l'Essonne en région Île-de-France. Ses habitants sont appelés les Saint-Aubinois.