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Les ingénieurs, le progrès et l’innovation

Je suis ingénieur. Je crois au progrès. Je déteste cette dénomination « d’innovation ».

Etienne Klein, que j’aime bien puisqu’il est ingénieur, physicien, philosophe des sciences, attaché au CERN et amoureux de la montagne, nous offre une discussion dans son dernier livre avec Denis Lafay sur le sujet Sauvons le progrès. J’ai pris un vrai plaisir à lire ce dialogue, ou plutôt cet essai, et j’ai besoin de m’exprimer à ce sujet ici…Etienne Klein mentionne que les ingénieurs s’expriment relativement peu dans notre société actuelle comparés aux chercheurs, artistes, sportifs, journalistes, économistes, etc. alors qu’ils sont des acteurs importants dans notre techno-société. En effet, cette « classe » est à l’origine de la plupart des objets et services que nous consommons et utilisons quotidiennement. En tant qu’ingénieur, j’ai donc voulu mettre mon grain de sel à ce sujet : les ingénieurs et le progrès.

Les ingénieurs sont près d’un million en France aujourd’hui et sont présents dans tous les secteurs, de l’écologie à l’automobile en passant par l’agro-alimentaire, la santé, la finance, l’énergie, le transport, le génie civil, les sports et loisirs, les télécommunications, la chimie, l’informatique et bien d’autres domaines encore. Cela représente autour de 3% des actifs mais imaginez que c’est près de 35 000 ingénieurs qui arrivent dans le monde du travail chaque année, contre moins de 10 000 au milieu des années 70. Certes, le titre « d’ingénieur » a beaucoup évolué depuis. Considérés comme des « savants » dans les années 50, ils sont aujourd’hui de « super techniciens » ou des « super commerciaux » dans une proportion significative (pas tous quand même) et le métier d’ingénieur a bien changé. Cependant, leur contribution au progrès de notre société est importante dans notre monde hyper-technologique. Mais au fait, c’est quoi un ingénieur aujourd’hui ? Quand on tape « ingénieur » dans Google image, la plupart des images montrent un bonhomme avec un casque et une cravate, étrange stéréotype complètement dépassé…

Le métier d’ingénieur

Il y a autant de métiers différents au sein des ingénieurs que de domaines dans le monde du travail. En fait, dans le terme d’ingénieur, il faut plutôt y voir un titre plutôt qu’une fonction ou un métier. Généralement cadres ou dirigeants mais pas toujours, les ingénieurs organisent le travail dans les entreprises, les organismes et l’industrie. Ils doivent avoir les compétences techniques et humaines nécessaires au bon déroulement des différents projets en gérant les aspects techniques, humains, commerciaux, budgétaires, environnementaux, etc. Idéalement, pour définir un ingénieur, j’aimerais donner cette réponse :

« Un ingénieur est une personne ayant suivi une formation scientifique théorique et technique lui permettant d’utiliser ses connaissances de manière à favoriser le progrès en améliorant le quotidien des citoyens ».

Progrès et innovation

Malheureusement, j’ai l’impression que ma définition ci-dessus ne s’applique pas à une part significative des ingénieurs français qui sont soumis à la loi du travail et de l’argent où les ingénieurs sont en quelque sorte cantonnés à appliquer des recettes de cuisine toutes faites et que la notion de progrès ne fait pas vraiment partie de leur mission de marchandisation. En revanche, depuis quelques décennies, « on » n’arrête pas de vanter l’innovation dans les entreprises et les grandes écoles. Je me souviens à ce sujet avoir suivi un cours dénommé « management de l’innovation » en école d’ingénieur il y a plus de 10 ans et cette expérience m’avait laissé pantois… Je trouve cette frénésie de l’innovation tout à fait inadéquate et surfaite. Je rejoins totalement Etienne Klein et Denis Lafay dans leur dernier ouvrage sur ce point lorsqu’ils expliquent que le progrès possède une portée bien plus grande que l’innovation. Le progrès prend en compte une « philosophie de l’histoire » et ambitionne d’améliorer notre avenir en prenant en compte le passé alors que l’innovation n’est qu’un levier parmi d’autres pour atteindre cet objectif.

Pourquoi ne parle-t-on plus de progrès mais d’innovation aux futurs ingénieurs ? Il est clair que désormais, on ne demande plus aux ingénieurs d’accroître les connaissances de l’homme et des entreprises pour permettre un progrès de notre société mais bien des innovations pour rester compétitif et augmenter les bénéfices dans une mondialisation sans pitié. C’est une fois de plus l’argent qui dirige… Je suis peut-être idéaliste (certains emploierons l’épithète de « naïf » à mon égard) mais je continue de penser que pour être heureux et s’accomplir dans son métier, la notion de progrès est primordiale contrairement à cette innovation tant acclamée et réclamée à tort et à travers. Pour moi (mais peut-être ai-je tort), le progrès est fait pour aider les hommes en améliorant la vie quotidienne dans notre société, alors que l’innovation est faite pour aider les entreprises et le capitalisme.

Ingénieur au CERN…

Dans mon métier d’ingénieur au CERN (organisation Européenne pour la Recherche Nucléaire), je conserve cette idée de progrès autant que possible. Certes, le monde du CERN et le monde de l’entreprise n’ont à première vue pas grand-chose en commun, mais quand même ! Nous avons les mêmes contraintes de ressources, de planning, de stress, de protection de l’environnement, etc. Nous sommes une organisation internationale à but non lucratif ayant pour objectif de doter la communauté scientifique des hautes énergies d’instruments de hautes technologies pour augmenter la connaissance de l’homme sur la matière et ses interactions. En d’autres termes, nous ne vendons rien, nous ne faisons aucuns bénéfices et nous ne servons pas directement les intérêts de la population. En revanche, pour atteindre cette noble tâche (que certains pourraient qualifier d’inutile), nous favorisons le progrès de notre société pour 4 raisons :

  • la science fondamentale: L’augmentation de la connaissance de l’homme sur la matière permettra à d’autres personnes et entreprises de découvrir de nouvelles technologies dans l’avenir, parfois révolutionnaires. J’aime bien dire que « ce n’est pas en faisant de l’innovation sur la bougie que l’homme a découvert l’électricité pour mieux s’éclairer ».
  • les technologies: Pour fabriquer ces instruments scientifiques, comme les accélérateurs de particules, nous développons des technologies qui participent directement au progrès. Par exemple, la recherche et la fabrication d’aimants supraconducteurs de hautes technologies pour le LHC a favorisé la fabrication de machines IRM de résolution inconcevable il y a encore quelques décennies dans les hôpitaux.
  • le transfert technologique: Pour fabriquer certains composants en grande quantité, le CERN fait appel à l’industrie de ses pays membres en leur transférant directement les technologies nécessaires à leur fabrication.
  • la formation: Toutes les technologies et les savoirs développés au CERN retournent dans l’industrie et les entreprises des pays membres à travers les personnes formées au CERN qui retournent dans leur pays d’origine.

En une phrase pour conclure : vous autres ingénieurs, exprimez-vous et pensez au progrès, cela fait partie de la beauté de votre métier !

Venenum : une expo envoutante à la Confluence

Vendredi dernier, 08 Septembre 2017, nous étions conviés (nous, Benjamin et Noémie qui écrivons ce billet à quatre mains), en tant que blogueurs scientifiques à une petite visite guidée de l’exposition temporaire « Venenum » au musée des Confluences à Lyon. C’était la quatrième fois que nous nous rendions dans ce superbe musée, et c’est toujours un bonheur.

Le musée des confluences, situé au point de rencontre entre le Rhône et la Saône à Lyon.

Cette expo pluridisciplinaire est dévouée aux poisons et autres substances vénéneuses ou venimeuses comme son nom, volontairement polysémique, l’indique.  La chargée d’exposition nous a d’ailleurs raconté que ce titre, « venenum », a tout d’abord fait hérisser quelques cheveux mais fonctionne bien au final pour cette exposition qui fait un carton : déjà 200 000 visiteurs depuis avril 2017 et l’expo a donc été prolongée jusqu’en avril 2018 (jusqu’au vendredi 13 pour être exact !).

La pomme

Tout commence avec une pomme aux effluves numériques semblant empoisonnés, visible tout le long de l’exposition grâce à des jeux d’ouvertures et une exploitation de l’espace en diagonale. Cette scénographie soignée construit une ambiance « venenum » et met aussi ainsi physiquement en scène la transversalité de l’exposition qui confronte histoire, sciences de la nature et du vivant (chimie, pharmacologie, zoologie, botanique), ethnologie, physique, etc.

La pomme empoisonnée, assortie de lumière verdâtre, avec des jeux d’émanations virtuelles qui évoquent aussi bactéries et autres mystères fantastiques…

En voyant cette pomme, la première intuition amène à l’esprit Blanche-Neige ou le jardin d’Eden mais nous, nous n’oublions pas Alan Turing. Turing est l’un des pères de la logique moderne et des calculateurs (les futurs ordinateurs !), c’est lui qui cassera le code de chiffrement allemand de la machine Enigma pendant la seconde guerre mondiale pour permettre aux alliés de gagner la guerre plus rapidement que prévu (en effet, on estime que la guerre a été raccourcie de 2 ans grâce aux messages codés allemands rendus déchiffrables). Eh bien pour le féliciter, les anglais le condamneront à la castration chimique, car il était ouvertement homosexuel, et il se suicidera en croquant une pomme imbibée de cyanure quelques années plus tard. Un classique pour ce fan de Blanche-Neige…

La chargée d’exposition nous raconte par ailleurs que le musée a reçu un appel téléphonique cocasse d’une mère affolée car son enfant, qui avait bien évidemment, comme presque tous les individus normalement constitués, touché la pomme de l’exposition, présentait à présent des maux de ventre… Bref, vous l’avez compris, c’est une expo dangereuse et nous avons bravé maints dangers pour ramener nos photos sur ce blog !!

Vénéneux, Venimeux, ou toxique ?

La question est classique, mais la réponse pas toujours évidente pour tout le monde :

  • Est venimeux tout organisme capable d’injecter un venin (toxines, enzymes) de manière délibérée à un potentiel adversaire ou prédateur. Par exemple, les scorpions, les guêpes, certaines araignées, etc.
  • Est vénéneux toute substance ou organisme possédant du venin toxique pour quiconque l’ingère ou le touche dans certains cas. Par exemple, certains champignons ou végétaux, certaines grenouilles ou encore certains poissons.
  • Est toxique toute substance pouvant faire du mal à un organisme vivant. Donc tout ce qui est venimeux ou vénéneux est par définition toxique, en incluant aussi des minéraux comme le plomb, le mercure, le radium, etc.

Une des questions qui nous taraude est « quel est l’organisme vivant le plus dangereux ? ». Eh bien nous sommes ressortis de l’exposition avec notre question ouverte car la réponse est tout simplement impossible à donner puisqu’il n’existe pas de quantification scientifique normée pour les venins et autres poisons. On notera d’ailleurs qu’on entend souvent parler du « plus mortel des animaux » pour parler d’un serpent ou d’un poisson alors que cette phrase n’a tout simplement pas de sens (que prend-on ? Le nombre de victimes, la fulgurance d’un venin, sa quantité ?). La chargée d’exposition nous expliquera d’ailleurs qu’au début ils avaient pensé à faire une sorte « d’échelle de dangerosité » pour chaque animal, plante ou minéral mais qu’ils avaient vite abandonnée l’idée devant la complexité et les désaccords entre les différents intervenants.

Cependant, nous aimons à penser qu’on pourrait considérer une telle échelle pour chaque substance chimique en les classant selon la masse nécessaire pour tuer un homme adulte bien portant de 70 kg. Après il faut aussi prendre en compte le temps d’action et le mode d’inoculation (toucher, inhalation, ingestion, intraveineuse, etc.), Enfin bref, ça peut vite être compliqué mais si on considère simplement l’ingestion sans prendre le temps en compte, on obtient un truc du genre :

  • 0,001 mg de toxine botulique
  • 7 mg d’amatoxines
  • 14 mg de strychnine
  • 70 mg de ricine
  • 420 mg de cyanure

A méditer…

Des tableaux, des animaux naturalisés… et vivants !

Cette expo n’est pas comme les autres de par sa nature pluridisciplinaire et « multi-supports », si on peut parler de « support » dans ce cas précis. En effet, on peut y rencontrer des tableaux antiques comme la mort de Cléopâtre mordue par un aspic (les tableaux ne sont pas des reproductions, comme le pensent certains visiteurs en raison de la relative proximité avec les œuvres…), des « poissons ballons » naturalisés (comme le fugu pour lequel les cuisiniers japonais doivent impérativement suivre une formation pour préparer ses filets sans risquer de liquider la tablée) mais aussi une mygale vivante ainsi que dix autres espèces toxiques bien vivantes (veuve noire, grenouille bleue « Dendrobate azureus »…). Il aura fallu près d’un an d’autorisations et de paperasses pour que l’exposition ai le droit de présenter ces animaux au public dans un musée qui n’est ni un zoo ni un vivarium (et ne prétend pas le devenir !).

Un « poisson ballon » venimeux naturalisé dans le musée

Les empoisonneuses

L’expo parle bien entendu des empoisonneuses à travers les âges, un des archétypes (sexiste) de la femme, potentiellement sournoise et mauvaise, qui a fasciné et fascine toujours, de l’antiquité à nos jours (cf exposition « présumées coupables » aux archives nationales cette année).

Les anecdotes sont ici souvent croustillantes, et macabres…

Nous, nous aimons bien cette empoisonneuse bretonne du 19ième siècle, Hélène Jédago, présentée dans les médias comme la plus grande tueuse en série de l’histoire de France qui possède une soixantaine de personnes empoissonnées à son actif. Il parait que sur une simple remarque désagréable, cette cuisinière pouvait vous concocter un petit gâteau à l’arsenic dans la foulée…

Il y a encore la jeune Marie Lafarge, qui s’emmerde ferme en Corrèze dans une cahute pleine de rats (tiens, de la mort aux rats), et de peu plaisants beaux-parents, et occit son mari avec un gâteau à la crème. Enfin, rien n’est tout à fait sûr, l’expertise médico-légale en est alors à ses balbutiements et les conclusions des chimistes s’opposent dans cette affaire, même si le célèbre Orfila (pionnier de la toxicologie médico-légale) aura le dernier mot.

« C’était grand-mère l’empoisonneuse ! » Détective, n° 497, 9 janvier 1956.

Des poisons au quotidien

Une partie de l’expo est dédiée aux poisons qui nous entourent. En effet, tout le monde est exposé à des poisons quotidiennement et ce depuis fort longtemps. Il y a notamment des substances vénéneuses comme la mort aux rats autrefois faite à base d’arsenic (elle est désormais faite à partir d’anticoagulants) et qui était très courante pour éliminer les rongeurs ou divers membres de sa famille afin d’accélérer un peu les successions. Il parait qu’avec la création des assurances vies, les ventes de mort aux rats ont été boostées…

On peut citer également les intoxications au plomb qui étaient un classique chez les enfants via les petits soldats de plomb, les peintures[1] ou les canalisations, et qui provoquent le saturnisme. Sans parler de l’amiante qui était omniprésente dans les constructions, le radium et autres éléments radioactifs utilisés au début de leur découverte dans des produits de beauté (ils symbolisaient le « Progrès »), les pesticides, les perturbateurs endocriniens et autres éléments de notre environnement moderne. La pollution en général est une question d’empoisonnement de la nature et de l’homme à petit feu et qui est bien plus subtil que la mort aux rats du siècle dernier. L’expo interroge la définition du poison, la multiplicité de la notion… Même si nous verrons après que parfois, ce qui tue peut aussi guérir.

La crème de beauté « Tho-Radia » était composée de thorium et de radium (2 éléments hautement radioactifs) , et vendue entre 1932 et 1937, date à laquelle il est devenu interdit de commercialiser en France des produits contenant des éléments radioactifs.

Nous aimons bien aussi la petite anecdote écologique qui explique qu’après la première guerre mondiale, les stocks de gaz moutarde (hautement toxique et mortel pour l’homme) ont été réutilisés dans les champs français pour tuer les rongeurs et augmenter les rendements de l’agriculture d’après-guerre.

« La destruction des mulots par les gaz asphyxiants ; essais dans l’Aube. » (article de presse, collection particulière du Musée des Confluences, 1923).


[1] L’anecdote de Michel Pastoureau sur Napoléon probablement mort à Sainte-Hélène suite aux inhalations d’un pigment toxique mérite ici d’être évoquée. Le « vert de Schweinfurt » (fabriqué avec du cuivre dissous dans de l’arsenic), dont il est friand et par ailleurs très à la mode alors, recouvre les murs de sa résidence, imprègne tentures et tapisseries. Ce vert « arsenisé » fait très mauvais ménage avec l’humidité du lieu où ses composants s’évaporent… Au 19ème, un certain nombre d’accidents mortels ont lieu en Europe, notamment dans les chambres d’enfant (M. Pastoureau, Vert, histoire d’une couleur, Paris, Seuil, 2013).


Des venins pour soigner

Par ailleurs, depuis longtemps, les poisons sont aussi utilisés à des fins thérapeutiques et sont présents chez les apothicaires. Ils peuvent posséder des vertus soignantes à faible dose tout en étant mortels à plus forte dose. C’est le moment de citer la célèbre maxime « Tout est poison, rien n’est poison : c’est la dose qui fait le poison ». Plusieurs recherches sont d’ailleurs actuellement en cours pour faire de nouveaux médicaments à base de venin, par exemple avec du venin de mygale pour synthétiser un puissant analgésique dans un futur proche.

Etagère d’apothicaire lyonnais possédant de nombreux poisons comme la Ciguë par exemple.

En conclusion, nous vous invitons fortement à aller visiter cette expo venenum avant sa fermeture en avril 2018 et vous suggérons d’en profiter pour faire un tour dans ce gigantesque musée qui traite des sciences et de l’homme dans toutes ses dimensions.

Le nucléaire au thorium: une « vieille » solution pour l’avenir ?

Ce billet est la suite de mon billet Une petite histoire de l’énergie nucléaire. Donc, à lire en guise d’introduction sur les différentes filières nucléaires.

Mais avant de parler du thorium-232 en détail, juste un petit rappel sur les éléments chimiques et leurs isotopes. Le numéro cité après l’élément considéré (232 dans le cas du thorium) s’appelle le nombre de masse et représente le nombre total de protons et de neutrons dans le noyau (les nucléons). Donc plus le nombre de masse est grand, plus l’élément est lourd. Ainsi, l’uranium-238 possède 3 neutrons de plus que l’uranium-235 et chaque « variété » d’un même élément s’appelle un isotope. A ce jour, 117 éléments ont été découverts  pour 2 934 isotopes. Certains sont explosifs, d’autres corrosifs ou encore inoffensifs. Tous les éléments dont nous sommes familiers (oxygene-16, fer-56, carbone-12, etc.) sont stables dans le temps mais beaucoup d’autres sont instables et donc radioactifs avec des durées de demi-vie variables, de quelques millisecondes à des millions d’années, tout dépend du nombre de protons et de neutrons dans le noyau!

 Le thorium

Le thorium, est un métal lourd radioactif de la même famille que l’uranium (actinide). Il possède 90 protons dans son noyau (contre 92 pour l’uranium) et a une demi-vie radioactive très longue de 14 milliards d’années, soit plus de 3 fois l’âge du système solaire. Sa présence sur Terre est estimée entre 3 et 4 fois plus abondante que l’uranium et est plutôt bien réparti. En France, il y a des gisements en Bretagne et AREVA, le CEA et Rhodia ont déjà 8 500 tonnes de thorium  stockées sur leur étagère via l’extraction d’autres minerais. Selon cette source, une tonne de thorium permettrait en gros de générer 10 TWh d’électricité donc la France a déjà assez de thorium pour subvenir à environ 190 ans d’électricité avec sa consommation actuelle !

Couverture de Science & Vie en Novembre 2011 : Le Nucléaire sans uranium c’est possible. Plus sûr, plus propre… et pourtant ignoré depuis 50ans.

Le forum pour la 4ième génération

La quantité d’uranium dans le monde permettrait de continuer à faire tourner des centrales pour 200 ans environ avec notre production actuelle mais bien entendu, si la production nucléaire augmente (ce qui est hautement probable avec des pays comme la Chine et l’Inde dans la course), ce sera beaucoup moins, les pronostics donnent la fin de l’uranium pour la fin du siècle et nos enfants sont donc concernés !! C’est entre autre pour cette raison qu’un forum nommé « Génération IV » a vu le jour entre 14 pays pour choisir une solution de 4ième génération pour le nucléaire. Aujourd’hui, le réacteur EPR en construction à Flamanville en Normandie fait partie de la 3ieme génération mais appartient toujours à la filière de réacteur à eau pressurisée (REP) et on ne peut pas dire que ce soit une réussite pour l’instant…. Bref, ce forum étudie ainsi 6 nouvelles filières prometteuses pourl’avenir nucléaire: https://www.gen-4.org/gif/jcms/c_40486/technology-systems.

Dans ces 6 propositions, il y en a une qui mérite notre attention et qui serait à mon avis la seule solution vraiment intéressante pour des raisons de sûreté et de déchets : Les réacteurs à sels fondus au Thorium.

Les réacteurs à sels fondus

Dans ce type de réacteur, le combustible est liquide et sert également de caloporteur. On mélange des éléments fissibles ou fertiles dans des sels fondus et on fait circuler le tout dans le réacteur ou une réaction en chaine peut se produire et générer beaucoup de chaleur suite à la fission de certains éléments. Il y a ensuite 2 grandes variantes de ce type de réacteurs

  • Les réacteurs à neutrons thermiques où un modérateur comme le graphite est indispensable pour ralentir les neutrons et contrôler la réaction en chaine.
  • Les réacteurs à neutrons rapides où aucun modérateur n’est nécessaire. Dans ce cas, ces réacteurs peuvent fonctionner en surgénérateurs, c’est-à-dire qu’ils peuvent produire plus d’éléments fissibles qu’ils n’en consomment en utilisant un élément fertile à la base comme le thorium-232, c’est-à-dire que cet élément peut produire un élément fissible en absorbant un neutron dans son noyau.

Schéma d’un réacteur à sels fondus.

Pour cette raison, un réacteur chargé uniquement avec du thorium ne peut pas démarrer. Pour initier la première fission avec un élement fertile comme du thorium, il faut un élément fissible comme de l’uranium ou du plutonium en quantité non négligeable (plusieurs tonnes pour réacteur de 1 GW) et une fois que c’est partie, le réacteur tourne en cycle fermé jusqu’à consommer pratiquement tous les éléments fissibles qui sont recyclés en son sein. C’est pour cette raison qu’un réacteur de ce type produit beaucoup moins de déchets nucléaires fissibles comme le plutonium et les transuraniens vu qu’il les consomme et surtout il permettrait de nous débarrasser de certains déchets embêtants dont nous ne savons que faire aujourd’hui. A titre d’information, après 70 ans de nucléaire, il y a 500 tonnes (déclarés) de plutonium dans le monde.  On peut d’ailleurs voir ce type de réacteur comme un incinérateur à déchets nucléaires qui a en plus l’avantage de pouvoir faire de l’électricité !

Les premiers à se pencher sur la question du réacteur à sels fondus furent les Américains du Laboratoire National d’Oak Ridge (ORNL) avec le fameux Alvin Weinberg, l’ancien directeur du laboratoire pendant le projet Manhattan. Le réacteur à sel fondu expérimental MSRE fonctionna entre 1965 et 1969, d’abord avec de l’uarium-235 puis avec l’uranium-233 et du plutonium la dernière année, prouvant alors la faisabilité et la viabilité d’un tel concept mais en 1973 le gouvernement américain coupe tous les budgets pour la filière des réacteurs à sels fondus et leur utilisation potentiel avec du thorium pour se concentrer sur la filière uranium exclusivement, plus en phase avec le côté militaire.

Voici un dessin pour vous donner une petite idée de la différence entre un réacteur à sels fondus au thorium et un réacteur à eau pressurisé « standard » à l’uranium. On comprend tout de suite l’intérêt de la chose en matière de quantité de minerai et de déchets.

Comparaison entre combustibles et déchets pour 2 réacteurs de 1 GW utilisant de l’uranium et de l’eau pressurisée en haut et un réacteur à sels fondus au thorium en bas (Source).

Les avantages de cette technologie sur les autres filières nucléaires sont les suivants:

  • Pérennité: Les ressources en thorium sur la Terre sont abondantes, on estime à 30 000 ans notre autonomie.
  • Sûreté: Pas d’emballement du réacteur possible comme Tchernobyl.
  • Sûreté: Combustibles liquides évitant le risque de dégradation et d’explosion des bâtiments comme à Fukushima. Ces explosions sont dues à l’hydrogène dégagé par le zirconium des crayons d’uranium actuels.
  • Sûreté: Pas de haute pression et donc moins de risque (circuit à 1 bar contre 155 bars).
  • Sûreté: En cas de panne de refroidissement : on peut vidanger de liquide dans une cuve isolée sous le réacteur à travers un « bouchon froid » qui fond en cas de panne électrique et éviter une catastrophe comme à Fukushima.
  • Déchets: 10 000 fois moins de déchets à vie longue (transuraniens comme plutonium).
  • Prolifération: Beaucoup plus difficile de faire une bombe atomique à partir de cette filière (mais pas impossible).

Néanmoins, il y a des inconvénients :

  • Démarrage: Il faut un élément fissible comme de l’uranium ou du plutonium au début pour initier la réaction en chaine (mais ce peut être un avantage pour se débarrasser de notre plutonium stocké).
  • Déchets : Il y a beaucoup moins de déchets à vie longue mais cette filière génère tout de même des déchets de fission qu’il faudra gérer sur des centaines d’années ainsi que du protactinium 231 (période : 33 000 ans).
  • Recherche: pour aboutir à un réacteur industriel, beaucoup de recherches sont encore à faire comme cette filière a été abandonnée dans les années 60. Daniel Heuer, directeur de recherche au CNRS de Grenoble et travaillant sur un tel réacteur estime qu’entre 10 et 15 ans de développement sont nécessaires et que si une filière thorium est choisie en 2040, il faudra attendre 2070 pour la voir sur le marché (source).

Au regard de ces avantages indéniables, les Chinois et les Indiens travaillent actuellement sur ce sujet très intéressant pour eux étant donné leurs réserves en thorium importantes comparées aux réserves en uranium mais la route sera encore longue. Il faut déjà qu’ils se réapproprient les connaissances qu’ont accumulé les Américains jusque dans les années 70 avant d’aller plus loin.

Quelques autres alternatives nucléaires

En 1993, Carlo Rubbia, prix Nobel de physique travaillant au CERN (Organisation Européenne pour la Recherche Nucléaire) propose d’utiliser un accélérateur de particules pour démarrer la réaction en chaine dans un réacteur sous-critique (comme un réacteur au thorium) et éviter ainsi la consommation d’uranium ou de plutonium pour démarrer et entretenir la réaction en chaine. On parle alors de réacteur nucléaire piloté par accélérateur (ADS). Ce projet est prometteur mais l’investissement en termes de recherche et d’infrastructures pour un tel réacteur parait actuellement peu envisageable pour l’étape industrielle.

Encore mieux que le réacteur à sels fondus au thorium : le réacteur à fusion thermonucléaire. Dans ce type de réacteur, plus de fission mais de la fusion et donc plus d’éléments lourds hautement radioactifs. Le combustible est quasi-infini (deutérium et tritium), il n’y a aucun déchets radioactif à vie longue (quelques déchets gérables sur une centaine d’années) et aucun risque d’emballement du réacteur (pas de réaction en chaine comme avec la fission). Beaucoup de recherches dans le monde vont dans ce sens comme le fameux projet international ITER en cours de construction à Cadarache dans le sud de la France qui sera une expérience scientifique de fusion nucléaire pour démontrer que cette voie est possible pour l’avenir. Mais ici, les spécialistes parlent d’une industrialisation possible pour la fin du siècle seulement car c’est une machine extrêmement complexe qu’il faut développer mais même s’il faut 100 ans de recherche et de développement pour voir des réacteurs à fusion dans le monde, ça vaut le coup, non, pour sauver la planète ? Vous pouvez lire ici un article sur ITER que j’ai fait il y a 10 ans. Aujourd’hui, c’est en construction et la première réaction de fusion est attendue pour 2025.

Construction du bâtiment principal qui hébergera ITER (photo personnelle prise en Octobre 2016).

Sources:

Une petite histoire de l’énergie nucléaire

Si vous pensiez que l’humanité s’est dite un jour « nous allons investir massivement pour faire de l’énergie d’origine nucléaire de la meilleure manière possible » eh bien vous vous trompiez. Le nucléaire « civil » comme on l’appelle, n’a été qu’une sorte d’opportunité pour servir la fabrication de bombes atomiques. Sans bombe atomique et sans propulsion nucléaire pour les sous-marins militaires, il n’y aurait sans doute pas eu de nucléaire civil tel qu’il est aujourd’hui…

Tout a donc commencé pendant la seconde guerre mondiale avec le programme de nucléaire militaire américain pour fabriquer la première bombe Atomique : le projet Manhattan. Une fois que les politiques et que les militaires ont compris le potentiel de destruction de la bombe atomique, tout est allé très vite… trop vite peut être…

Le tout début

Nos centrales nucléaires actuelles utilisent l’énergie de fission des noyaux atomiques qui a été décrit correctement la première fois à Berlin fin 1938 par Otto Hahn et Fritz Strassmann (voir ce billet sur l’énergie nucléaire de fission et de fusion). Dès 1939, en France, Fréderic Joliot-Curie publie avec 3 autres scientifiques un article dans la prestigieuse revue Nature expliquant le phénomène de réaction en chaine de l’uranium et dépose même un brevet le mois suivant sur les possibilités énergétiques et militaires d’un tel phénomène. Mais avec l’arrivé de la guerre, toutes les recherches françaises sur ce domaine sont stoppées en mai 1940.

Aux Etats-Unis, Le président Roosevelt est averti dès 1939 d’une possibilité de bombe atomique par une fameuse lettre en partie signée par un fameux Albert Einstein (qui d’ailleurs avouera plus tard regretter cette lettre). Le projet Manhattan est alors lancé en 1942 et on connait la suite avec son triste aboutissement en 1945 à Hiroshima et Nagasaki. Les USA ont pour cela dépensé l’équivalent de 25 milliards de dollars d’aujourd’hui en seulement 3 ans (imaginez qu’aujourd’hui, le plus grand projet scientifique mondial comme l’accélérateur de particules LHC de 27 km au CERN a coûté 9 milliards de dollars au total avec ses expériences répartis sur des dizaines d’années et une vingtaine de pays et plus de 600 instituts scientifiques de 113 pays). Bref, ce projet de bombe atomique complètement fou a été possible en partie grâce à la mise au point de réacteurs nucléaires permettant de transformer de l’uranium-238 en Plutonium-239, indispensable pour faire une bombe atomique efficace comme Fat Boy larguée sur Nagasaki (celle d’Hiroshima était constitués d’uranium enrichi et présentait à ce titre plusieurs inconvénients). Le premier réacteur nucléaire a ainsi vu le jour en 1942 avec le célèbre Enrico Fermi à Chicago et fonctionnait donc à l’uranium vu que l’objectif n’était pas de faire de l’électricité mais bien produire du plutonium pour la bombe atomique.

Chicago Pile-1 : dessin du premier réacteur nucléaire artificiel construit par Enrico Fermi en 1942 dans le cadre du projet Manhattan.

Du militaire au civil

Après la guerre, les scientifiques et industriels se sont donc intéressés à la possibilité d’utiliser l’énergie nucléaire dans un réacteur pour produire de l’électricité étant donné la gigantesque énergie dégagée sous forme de chaleur lors de la fission nucléaire. L’intérêt du rendement du nucléaire est vite compris : la fission de 1 g d’uranium-235 correspond à 1,6 tonne de fuel ou à 2,8 tonnes de charbon en terme énergétique.

Contrairement à ce que la plupart des gens pensent, ce sont les Russes qui ont les premiers fabriqué et mis en opération un réacteur nucléaire civil raccordé au réseau électrique en 1954 (d’une puissance modeste de 5 MW). Les Français, les Anglais et les Américains inaugureront leurs centrales nucléaires électriques dans les 2 ou 3 années suivantes avec Marcoule en France (7 MW), Sellafield en Grande-Bretagne (50 MW) et Shippingport aux Etats-Unis  (60 MW) en 1957, soit 12 ans après la bombe atomique !!

Mais la guerre froide se profile entre les USA et l’URSS et la course à l’armement nucléaire va nécessiter de grandes quantités d’uranium et de plutonium. Une stratégie commune entre applications militaires et civiles a vite été trouvée et promue par les gouvernements ! Le nucléaire civile va alors battre son plein dans plusieurs pays jusqu’à 1979 qui voit le premier accident « sérieux » de Three Mile Island aux Etats-Unis : le réacteur s’emballe et la moitié de ce dernier fond. La catastrophe est évitée de toute justesse mais 200 000 personnes ont dû évacuer la zone autour de la centrale. A partir de cette date, l’opinion publique aux USA et dans le reste du monde commence à comprendre que cette énergie qui paraissait parfaite peut être dangereuse et le nucléaire civil prend un virage clé dans son histoire. Mais la progression a ensuite repris et c’est bien sûr 7 ans plus tard avec l’accident de Tchernobyl en 1986 que le monde réalise alors vraiment le danger et la progression du nucléaire dans le monde est stoppée nette.

Evolution du parc nucléaire dans le monde (source : AIEA). On voir clairement l’impact de Three Mile Island (1979) et Tchernobyl (1986) qui stoppe la progression du nucléaire.

Les filières nucléaires

Les 4 premiers réacteurs industriels destinés à fabriquer de l’électricité en URSS, en France, en Grande-Bretagne et aux Etats-Unis sont tous basés sur le même combustible : l’uranium. Logique vu que ce sont des réacteurs de ce type qui peuvent produire du plutonium-239 permettant de faire des bombes atomiques…

En fait, pour faire un réacteur nucléaire, les scientifiques ont l’embarra du choix sur les technologies à utiliser : on parle alors de « filière » qui dépend de 3 ingrédients principaux:

  • Le combustible:
    • de l’uranium
    • du thorium
  • Le caloporteur (fluide pour transporter la chaleur) :
    • de l’eau pressurisée
    • de l’eau bouillante
    • du gaz (comme du CO2 ou de l’hélium)
    • du sodium
    • des sels fondus
  • Le modérateur (élément permettant de ralentir les neutrons et permettre une réaction en chaine) :
    • de l’eau ordinaire
    • de l’eau lourde
    • du graphite
    • aucun dans le cas de réacteur à neutrons rapides.

Avec un peu de mathématique de base, on peut ainsi dénombrer ici 2x5x4 = 40 grands types de réacteurs différents (sans compter les centaines de petites variantes possibles). Il faut alors faire un choix mais pas n’importe lequel car quand on s’embarque dans une filière, difficile de faire machine arrière. En effet, l’énergie nucléaire n’est pas à la portée de tout le monde et est très difficile à mettre en place. Si on considère l’argent, le temps, la recherche, les technologies, la politique, l’écologie et la sûreté qui doivent être mis en place à l’échelle d’un pays entier, le choix de la filière est extrêmement important. Sauf que si on considère la question militaire en même temps, le choix devient beaucoup plus simple… Et dans ce cas, les questions d’écologie et de sûreté sont reléguées derrière la priorité militaire…

C’est en partie pourquoi tous les réacteurs nucléaires dans le monde utilisent de l’uranium comme combustible de base et 63 % sont des « REP » : Réacteurs à Eau Pressurisée qui présentent en plus l’avantage d’être plutôt compacts en utilisant de l’eau ordinaire et donc parfaitement adapté pour propulser un sous-marin qui a de l’eau facilement à disposition ! Sur les 438 réacteurs nucléaires dans le monde en fonctionnement aujourd’hui, voici la répartition :

  • 279 à eau pressurisée (REP) dont font partie Three Mile Island et Fukushima,
  • 78 à eau bouillante (REB),
  • 49 à eau lourde pressurisée (PWHR),
  • 15 refroidis au gaz (GCR),
  • 15 à l’eau et au graphite (RMBK) dont fait partie Tchernobyl,
  • 2 réacteurs à neutrons rapides (RNR) pour études scientifiques.

Et vous constaterez qu’il y en a zéro utilisant du thorium avec des sels fondus comme caloporteur alors que ce type de réacteur avait été pressenti par tous les spécialistes dans les années 60 comme la meilleure solution pour produire de l’électricité en termes de déchets et en termes de sûreté (comme Alvin Weinberg, l’ancien directeur du laboratoire américain d’Oak Ridge ayant participé au projet Manhattan). Mais un réacteur à base de thorium ne produit pas de plutonium pour fabriquer des bombes et c’est bien là tout le problème de notre histoire, mais il n’est peut-être pas trop tard !

La suite dans le prochain billet pour plus de précisions sur les réacteurs à sels fondus utilisant du thorium qui pourraient être une meilleure solution dans l’avenir.

L’Andra: stocker les déchets nucléaires pour un million d’années

Ce week-end, le C@fé des Sciences était en déplacement pour visiter le laboratoire de recherche souterrain de Meuse/Haute-Marne piloté par l’Andra (l’Agence Nationale pour la gestion des Déchets RAdioactifs). En effet, depuis 2006, une loi votée par l’Assemblée Nationale et de Sénat (La loi du 28 juin 2006) donne à l’Andra la mission de concevoir et d’implanter le stockage qui accueillera les déchets nucléaires les plus toxiques.

andra_Eric     Notre Guide Eric, à 500 mètres sous terre, nous fait un petit cours de géologie à 1h du matin.

Je vais essayer de vous relater ici notre visite qui a été extrêmement intéressante, particulièrement grâce à notre guide Eric, qui a su nous captiver et nous émerveiller tout en nous faisant prendre conscience de l’importance et de la difficulté d’un tel projet que l’on ne peut qualifier que d’ambitieux mais indispensable si l’on veut être responsable et continuer à dormir sur nos deux oreilles.

Les déchets concernés

En gros, on peut catégoriser deux grandes catégories de déchets nucléaires :

  • Les déchets technologiques et de démantèlement : ce sont tous les matériaux qui ont été en contact avec des sources radioactives et qui ont été activés à leur tour comme les combinaisons, les gants, les outils, le béton environnant, les tuyaux, etc.
  • Les déchets de combustibles dans lesquels on ne peut plus rien exploiter suite à la fission dans le réacteur puis au retraitement à la Hague.

Ici, on va s’intéresser seulement aux déchets de combustibles qualifiés de Haute Activité (HA) et de Moyenne Activité à Vie Longue (MA-VL). Ces déchets ne représentent que 3,2% du volume total des déchets mais 99,9 % de la radioactivité totale (et donc en gros de la dangerosité pour faire court). L’élimination totale du danger de certains déchets HA peut atteindre le million d’années à cause de certains éléments. Les 7 produits de fissions les plus longs à disparaitre sont par ordre d’abondance :

  • Le césium 135, demi-vie de 2,3 millions d’années pour 3,45 %.
  • Le zirconium 93, demi-vie de 1,53 million d’années pour 3,06  %.
  • Le technétium 99, demi-vie de 211 100 ans pour 3,06 %.
  • L’iode 129, demi-vie de 15,7 millions d’années pour 0,64 %.
  • Le palladium 107, demi-vie de 6,5 millions d’années pour 0,09 %.
  • L’étain 126, demi-vie de 100 000 ans pour 0,03 %.
  • Le sélénium 79, demi-vie de 280 000 ans pour 0,025 %.

A noter qu’il existe aussi d’autres éléments lourds non fissionnés que l’on appelle les actinides mineurs comme l’américium ou le neptunium mais je n’en parlerai pas ici en détail.

Le labo de Bure

Le laboratoire de recherche souterrain de Meuse/Haute-Marne, ou  « labo de Bure » pour les intimes, est situé à la frontière entre la Haute-Marne et la Meuse, à mi-chemin entre Troyes et Nancy. Il a pour objectif depuis 2000 d’étudier la formation géologique de cette région à environ 500 mètres sous terre. En effet, à cette profondeur se cache une couche d’argilite (mélange dargile et de quartz) de  plus de 100 mètres d’épaisseur qui est particulièrement propice au stockage des déchets nucléaires à une échelle de temps avoisinant le million d’années pour plusieurs raisons:

  • Couche crée il y a 150 millions d’années entre 2 couches de calcaire. On connait bien son histoire géologique sur une longue période et on peut extrapoler raisonnablement.
  • Stabilité tectonique de la région évitant de déformer la roche et les déchets qui y sont stockés.
  • Roche homogène, sans faille et sans surprise pour les forages.
  • Bonne résistance à la compression (équivalent à du béton).
  • Faible conductivité thermique pour éviter de chauffer les alentours avec les déchets radioactifs qui vont rayonner et donc chauffer pendant un bon moment.
  • Roche plutôt bien imperméables dans laquelle l’eau se déplace très lentement et les déchets devraient donc rester au sec relativement longtemps mais inévitablement, sur plus de 100 000 ans, l’eau atteindra les déchets et il faut donc s’assurer que l’eau qui peut transporter des éléments radioactifs se déplace peu et que cela arrivera le plus tard possible.

andra_alveoleAlvéole creusée dans une galerie visant à expérimenter comment la roche se comporte et se déforme après le creusement (c’est dans de telles alvéoles que les colis de déchets HA seront insérés en file indienne)

Aujourd’hui le laboratoire de Bure compte 1,5 kilomètres de galeries dans lesquelles 660 forages ont été réalisés et équipés avec plus de 3 000 capteurs fournissant plus de 7 000 points de mesure (pression, température, déformation, composition chimique, PH, etc.).  L’idée consiste donc à valider un futur stockage profond des déchets nucléaires HA et MA-VL dans les environs. Des expérimentations dans ce laboratoire souterrain visent notamment à :

  • Etudier l’eau contenue dans la roche, sa composition et ses déplacements.
  • Comprendre comment la roche se comporte après des forages et creusements en tout genre. Eh oui, à cette profondeur, si vous faites un trou « rond » de plusieurs dizaine de mètres de long, en peu de temps, vous obtiendrez un trou « carré » à cause des contraintes de la roche sous pression.
  • Etudier la conduction thermique dans la roche pour comprendre comment la chaleur se propage.
  • Etudier la diffusion des éléments radioactifs dans la roche : un élément en forte concentration à un endroit à toujours tendance à se diffuser dans la matière environnante de manière à équilibrer les concentrations.
  • Etudier comment le verre, l’acier et le béton se comportent dans la roche et dans l’eau sous haute pression car ce sont principalement ces 3 matériaux qui vont permettre de contenir les déchets le plus longtemps possible.

Bure_eauExpérience visant à analyser l’eau contenue dans la couche d’argilite

Vous l’aurez compris, ce laboratoire souterrain est unique en France et permet une analyse géologique, chimique et physique de cette couche d’argilite dans l’objectif d’y mettre nos déchets nucléaires pour longtemps, très longtemps…

Le projet Cigéo

Suite à la confirmation que ce site est propice au stockage, l’Andra a donc mis sur pied un projet pharaonique dénommé Cigéo pour stocker tous les déchets de combustibles HA et MA-VL produits jusqu’à présent ainsi que ceux qui seront produits jusqu’à la fin du parc nucléaire français actuel. On parle ainsi des déchets issus des 58 réacteurs nucléaires actuels plus le réacteur de Flamanville actuellement en construction.

Les déchets sont conditionnés sous forme de colis provenant principalement de la Hague. Un colis HA fait 180 litres et possède « seulement » 70 kg de déchets pour 420 kg d’emballage. Les déchets sont noyés dans une espèce de verre (vitrification) de manière à ce que les déchets soient noyés et dilués le plus possible pour s’assurer que la masse critique des éléments les plus lourds ne soit pas atteinte pour entamer une nouvelle réaction de fission. Les colis MA-VL contiennent quant à eux 550 kg de déchets pour 160 kg d’emballage. Le volume des colis pour Cigéo est estimé à 80 000 m3 (10 000 m3 de colis HA et 70 000 m3 de colis MA-VL), soit une vingtaine de piscines olympiques à enterrer à 500 mètres.

 andra_HAVLUn colis de déchet HA (Haute activité) : 180 litres pour 490 kg au total dont 70 kg de déchet

Une fois arrivés en Haute-Marne, les colis seront alors mis dans des conteneurs de stockage avant de descendre à 500 mètres de profondeur pour être stocker dans la couche d’argilite. Le volume à stocker avec les conteneurs sera ainsi de 380 000 m3 au total, soit un peu plus que la Tour Montparnasse à Paris… Au total, le site Cigéo couvrira environ 15 km2.

En termes de financement, ce sont les producteurs de déchets qui financent l’Andra à travers une « taxe recherche » depuis 2006 qui constitue une enveloppe de 118 millions d’euros annuelle. Ainsi, EDF est le premier contributeur avec 78% du total, puis le CEA avec 17% et enfin AREVA au titre de 5%.

Le projet Cigéo est évalué à environ 15 milliards d’euros par l’Andra sur 100 ans pour la construction, l’exploitation et la fermeture du site. Bien évidemment, ce genre d’exercice est toujours à considérer avec précaution dans ce genre de projet où les dépassements sont courants et inévitables. Cigéo peut en toute logique subir une explosion du coût selon les futures décisions politiques sur le nucléaire.

Selon l’ANDRA, pour un nouveau réacteur nucléaire sur l’ensemble de sa durée de fonctionnement, ce coût représente de l’ordre de 1 à 2 % du coût total de la production d’électricité qui est en principe reflété dans la facture d’électricité. A préciser que l’Andra prévoit environ 2000 emplois sur le site pendant 100 ans.

Au niveau du planning actuel :

  • Cigéo devrait être autorisé par le conseil d’état vers 2018 après la validation des différents organismes français experts dans le domaine.
  • 2019-2025 : Début du creusement
  • 2025-2125 : un siècle de remplissage et de creusement en parallèle (exploitation). Les premier colis HA ne seront pas stockés avant 2075 car ils ne doivent pas dégager plus de 500W avant de descendre au fond (90 C en surface).
  • 2125-2225 : au moins un siècle pendant lequel les déchets pourront toujours être récupérés. Cigéo intègre une clause de réversibilité du projet au cas où une meilleure solution s’offrirait à nous, la durée et les modalités de cette réversibilité ne sont pas encore arrêtées et demeurent encore un peu floues.

 Andra_resersiblePrototype de la machine permettant d’insérer les colis dans les alvéoles et de les récupérer en cas de besoin.

Vous l’aurez compris, le projet est hautement complexe et fait interagir de nombreux domaines scientifiques comme la physique, la chimie, la géologie et tous les domaines de l’ingénieur sans parler des grandes questions sociétales, historiques et économiques qui en découlent. Cela parait réalisable en vue des compétences actuelles et du contexte économique mais nécessite encore certaines recherches pour s’assurer de la viabilité du projet sur une échelle de temps géologique.

Retenez que ce n’est pas parce qu’on est pour ou contre l’énergie nucléaire qu’il ne faut pas s’intéresser à la question du stockage des déchets. Cela permet de vraiment réfléchir à la problématique de cette énergie. Notre pays et nos prédécesseurs ont fait ce choix et nous devons assumer ces déchets qui existent aujourd’hui.

J’espère juste que la fusion nucléaire (voir mon billet de 2006 sur ITER) verra le jour à l’échelle industrielle le plus tôt possible (ça viendra forcement) et que la fission ne sera plus qu’un souvenir pour les générations futures qui n’auront pas ce problème de stockage à long terme.

Et si vous avez de meilleures idées, les commentaires sont là pour ça !

Les Terres Rares

Voici un terme que l’on retrouve de plus en plus dans les journaux et les magazines à juste titre car c’est la Chine qui fournit aujourd’hui 96% des terres rares à l industrie mondiale. J’ai donc voulu éclaircir dans ce billet ce que sont les terres rares et pourquoi elles constituent un enjeu stratégique économique majeur pour la planète étant donné qu’elles sont un pivot des technologies vertes.

Terres Rares

Si vous vous souvenez du tableau de Mendeleïev, on apprend que chaque colonne constitue un ensemble d’éléments chimiques ayant des propriétés voisines. Les terres rares sont représentées par la troisième colonne de ce tableau et sont constituées de 17 métaux qui se finissent pour la plupart en « ium » ou « dyme ». En voici la liste: Sc(Scandium), Y(Yttrium), La(Lanthane), Ce(Cérium), Pr(Praséodyme), Nd(Néodyme), Pm(Prométhium), Sm(Samarium), Eu(Europium), Gd(Gadolinium), Tb(Terbium), Dy(Dysprosium), Ho(Holmium), Er(Erbium), Tm(Thulium), Yb(Ytterbium), Sc (Scandium), Y(Yttrium), La (Lanthane), Ce(Cérium), Pr(Praséodyme), Nd(Néodyme), Pm(Prométhium), Sm(Samarium), Eu(Europium), Gd(Gadolinium), Tb(Terbium), Dy(Dysprosium), Ho(Holmium), Er(Erbium), Tm(Thulium), Yb(Ytterbium), Lu(Lutécium).

Je parie que vous n’en connaissez pratiquement aucun alors que sans eux, notre quotidien serait bien différent puisque ces métaux sont indispensables à nos petits appareils mobiles qui nous sont si chers tels nos téléphones portables et autres tablettes numériques!

Selon une enquête du magazine L’Expansion en 2011, les cours des terres rares affichaient des hausses comprises entre 500 et 2000 % sur un an. Par exemple, le néodyme utilisé pour les aimants permanents des génératrices d’éoliennes a vu son prix multiplié par 20 entre 2003 et 2010 !! Cet ensemble de matériaux est devenu dans les dernières années un marché clef pour les technologies high-tech et les technologies vertes.

Répartition de la production des terres rares entre la Chine et le reste du Monde depuis 1950

 Les applications

Les applications des terres rares sont innombrables dans des domaines très variés. En général elles sont utilisées en proportions « infimes » mais leur application pour des produits de masse fait que la demande mondiale augmente rapidement. On les retrouve par exemple dans la plupart des applications mobiles comme les téléphones portables et les tablettes numériques comme l’iPad. Les militaires sont de gros consommateurs également avec la fabrication d’aimants permanents pour des missiles et des systèmes guidage (Samarium, Néodyme) ou bien pour le fuselage des avions de chasse (Yttrium). Les technologies vertes sont évident le secteur qui augmentent le plus rapidement avec la fabrication indispensables d’aimants permanents pour les génératrices d’éolienne (Néodyme), les ampoules basses consommation ou les batteries pour voitures électriques. On les retrouve aussi dans les nouvelles générations de panneaux solaires CIGS utilisant de l’indium qui est lui aussi utilisé dans tous les écrans plats et les ordinateurs portables (environ 2g d’Indium par ordinateur portable). Les pots catalytiques des voitures sont également réalisés avec des terres rares.

Le problème écologique

Tous ces métaux ne sont pas si rares que ça en fait, on en trouve partout dans la croute terrestre et les chinois ne possèdent « que » 37% des réserves mondiales exploitables. Cependant, les terres rares sont relativement difficiles à extraire car très polluants. Les procédés d’extraction sont donc chers dans les pays développés où les normes écologiques et sanitaires sont assez strictes. La Chine étant plus « souple » que nous en matière écologique (comprenez que c’est le dernier de leur souci), ils sont tout à fait disposer à contaminer des populations entières pour extraire ces métaux et les vendre à des occidentaux pour fabriquer leurs petits appareils électroniques et développer des technologies « vertes ». En effet, l’extraction et le raffinage des terres rares produisent des poussières métalliques entrainant des maladies pulmonaires et il est nécessaire d’utiliser de très nombreux produits chimiques dangereux. De plus, on peut également observer la libération d’éléments radioactifs dans certains cas comme pour le Thorium. Aloys Ligault, chargé de campagne sur la Responsabilité sociale et environnementale aux Amis de la Terre nous dit la chose suivante : « Autour des usines chinoises, les déchets radioactifs de roches s’accumulent, les vapeurs de soufre, de fluor imprègnent l’air et les rejets de métaux lourds polluent les rivières« .

 

Les mines à ciel ouvert de Baotou en sont le plus sinistre symbole où des territoires entiers sont sinistrés à cause de cette activité minière qui en fait un des lieux les plus pollués de la planète selon le magazine Terre Sauvage. Il faut tout de même signaler que 75% des terres rares dans le monde sont produites à Baotou sans se préoccuper de l’environnement ni des populations locales (2.5 millions d’habitants à Baotou tout de même).

Pour conclure

Les technologies vertes et les appareils high-tech nécessitent des terres rares qui sont produites quasi exclusivement en Chine dans des conditions écologiques et sociales scandaleuses (d’où le paradoxe avec les technologies vertes !!). L’industrie continue néanmoins à augmenter sa demande ce qui a pour conséquence de faire exploser les prix et la Chine commence à limiter ses exportations, bien consciente de sa force de pression sur l’occident. Les USA, le Japon et l’Union Européenne ont ainsi déposé plainte à l’OMC à cause de ses limitations d’exportation au mois de mars 2012. Barack Obama a dit à cette occasion que « Si la Chine laissait simplement le marché fonctionner de lui-même, nous n’aurions pas d’objection […] mais ses politiques actuelles empêchent que cela se produise. Et elles vont à l’encontre des règles que la Chine a accepté de suivre ».

Une carte des blogs du C@fé des Sciences

Le C@fé des sciences est une communauté de blogs scientifiques en français.
Le blog La Science pour Tous est membre du c@fé depuis 2 ans environ. En 3 ans d’existence, le c@fé a intégré 22 blogs à partir d’une sélection rigoureuse où chaque nouvelle demande a été examinée par les membres du c@fé et approuvée ou non par vote.

 Le C@fé agrège les billets de tous les membres sur sa page principale et donne une liste alphabétique des différents blogs mais il n’y a pas de vue globale des blogs par catégorie, d’où l’idée de faire une carte interactive des blogs du c@fé.

Pour voir la carte en plus grand format, cliquez ici.

Les tendances

Il est toujours délicat d’affecter une catégorie à un blog car la majorité des blogs scientifiques abordent de nombreux sujets parfois divers. Cependant, les auteurs ont toujours des préférences qui se retrouvent dans leurs billets et on peut alors attribuer aux différents blogs une tendance générale. Les différentes tendances sélectionnées sont les suivantes :

  • Sciences et Vie de la Terre : dans cette section, les blogs peuvent parler de biologie, de génétique, d’évolution mais également de zoologie ou de climatologie et d’environnement.
  • Math/Physique : cette étiquette regroupe les blogs qui parlent de mathématiques et de physique ainsi que de leurs applications technologiques et de leur histoire.
  • Actualités : certains blogs sont spécialisés dans les faits scientifiques d’actualité. Ils sont souvent tenus par des journalistes (scientifiques ou non).
  • Sciences Humaines : les Sciences Humaines et Sociales ont également leur place au c@fé des sciences mais sont encore peut représentées.
  • Sciences générales : les blogs qui parlent de tous les sujets scientifiques sans réelle dominance sont classés ici.

On peut également voir sur la carte que certains blogs sont proches de 2 continents car ils sont un peu entre 2 thématiques comme le blog de Tom Roud, Dr Goulu ou le Webinet des curiosités.

J’attends vos commentaires et suggestions pour améliorer cette carte dans l’avenir !

Portes ouvertes au CERN

Ce week-end, c’était journées portes ouvertes dans le plus grand laboratoire de physique de particules du monde à Genève, le CERN (Organisation Européenne pour la Recherche Nucléaire). L’accélérateur de particules LHC (Large Hadron Collier) est actuellement en phase de vérification générale et en refroidissement avant de rentrer en fonctionnement (prévu pour l’été 2008). Avant de fermer pour de bon ce tunnel de 27km à 100 mètres sous terre et les 4 cavernes expérimentales abritant les détecteurs, le CERN a décidé de faire découvrir au public cette gigantesque « architecture technologique » et d’ouvrir absolument tous les sites.



Le samedi était réservé aux Cernois et leur famille alors que le dimanche était réservé au public. Au total, c’est 85 000 visites qui ont eu lieu dont 30 000 visites en souterrain à l’aide des 1500 Cernois volontaires (dont je faisais partie le dimanche à l’expérience CMS). Tout le monde n’a malheureusement
pas pu descendre à l’un des 8 points d’accès le long de l’accélérateur ou dans une des cavernes expérimentales à cause de la trop grande demande mais il y avait beaucoup d’autres activités.

J’ai commencé par descendre au Point 4, là où il y a les cavités accélératrices qui redonnent un petit coup de fouet à nos protons qui ont perdu un peu d’énergie à force de tourner en rond (perte  par rayonnement synchrotronique).


Au programme sur le site de Meyrin, on pouvait aller découvrir la cryogénie avec ces phénomènes étranges que sont la superfluidité et la supraconductivité. Une trottinette supraconductrice en lévitation était même là pour emmener les enfants (et les adultes aussi, j’ai essayé) sur plusieurs mètres à quelques centimètres du sol sans aucun frottement en utilisant des supraconducteurs hautes températures refroidis à 77K par de l’azote liquide (il y avait même des glaces au yahourt faites à l’azote liquide, pas mauvais…).


J’ai beaucoup apprécié la visite du centre de calcul du CERN, la Grille, où on trouve des milliers de processeurs en parallèle avec une climatisation faisant un boucan d’enfer et des pétaoctets de bandes magnétiques manipulées par des robots pour stocker toutes les données en sous sol car le LHC va créer environ 15 Petaoctets de données par an (15 millions de Go). Ces données devront être accessibles 24h/24 sur toute la planète via Internet et les calculs sur ces données seront achevés à travers cette « grille de processeurs ». Il y a seulement 20% de la grille au CERN, le reste est délocalisé dans le reste de l’Europe, aux Etats-Unis et en Asie dans des centaines d’autres centres de calcul via des
connections privées très haut débit (~1GB/sec).



On pouvait également découvrir toute la chaîne d’accélération des protons avant d’arriver dans le LHC. Sur la photo on voit le premier accélérateur linéaire (LINAC2) juste après l’extraction des protons à partir d’hydrogène.



Le CLIC, peut être le futur grand accélérateur linéaire de 40km au CERN est en étude de faisabilité et on pouvait visiter la zone expérimentale (une sorte de modèle réduit). Il y avait aussi de nombreuses conférences, dont 2 prix Nobels ainsi que Fred de l’émission C’est pas sorcierqui était là pour essayer de faire découvrir la physique des particules aux plus jeunes. Bref, ce week end fut un succès pour le CERN désireux de faire découvrir toutes ses nombreuses activités et développements technologiques et scientifiques au public.

Savants américains : Scientists of America

je viens de découvrir un site internet plutôt intéressant pour diverses raisons :
Scientists of America : Studies and statistics on the subject you need  (http://www.scientistsofamerica.com).

soa.JPG

Contrairement au titre, c’est un site français rédigé par des français. Le principe est assez simple, si vous avez envie qu’un article « scientifique » existe pour étayer certains de vos dires, faites la demande à Scientists of America et votre article sera créé de toute pièce pour vous donner raison (pour une participation de 5€) ! Evidemment les demandes sont plus tournées du coté des statistiques, c’est bien connu qu’on peut faire dire à des chiffres tout ce qu’on veut. C’est de cette manière que leur équipe soutient de manière « scientifique » que le taux de réussite au baccalauréat est proportionnel à l’intérêt du tournoi de Roland-Garros ou bien que les personnes de moins de 165cm donnent plus d’amour sans oublier que les gens qui ont les yeux bleus aiment les films allemands et quele jeu vidéo améliore le niveau scolaire. Les articles sont bien montés et documentés mais il n’y a pas références bibliographiques ce qui pourrait être intéressant mais peut être difficile à trouver pour soutenir des hypothèses farfelues.


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Il est vrai que quand on veut soutenir une idée dans une conversation, ça donne tout de suite du poids de dire : « les scientifiques américains ont dit que… ». Voilà ce qu’ils nous disent pour  soutenir leur démarche :

« À ScientistsOfAmerica, nous avons choisi une voie médiane. Comme la presse de vulgarisation scientifique, nous n’hésitons pas à extrapoler les informations dont nous disposons ni à nous exprimer sans être pour autant détenteurs d’une quelconque autorité académique. Comme les laboratoires universitaires les plus sérieux et les revues qui relaient leurs travaux, nous n’hésitons pas à accepter de traiter les sujets que l’on nous commande ni à découvrir ce que l’on nous demande de découvrir, et tout ceci à un tarif modéré et dans une prose accessible au plus grand nombre. Il fallait faire un choix, nous l’avons fait et nous l’assumons sans réserves. »


Il faut tout de même faire attention avec ce genre de site qui contient des « fakes ». Lorsqu’un internaute classique effectue une recherche sur Google et tombe sur ce genre d’article il pourrait prendre comme véridique tout ce qui est écrit dedans et je trouve cela un peu dangereux même si normalement tous les internautes devraient savoir que le contenu des pages web n’impliquent que les auteurs et qu’il faut très souvent se méfier, même sur certains sites dit sérieux. On trouve bien des manipulations de données et de résultats dans les publications scientifiques (voir mon article Quelle confiance dans les publications ? ) alors sur le Net…

D’ailleurs dans l’un de mes articles intitulé La température il y a une erreur. Je dis que le zéro absolu (zéro degré Kelvin) est égal à –273,16°C alors qu’en fait c’est –273,15°C car j’avais confondu avec la température du point triple de l’eau (égale à 0,01°C donc 273,16°C). Mais bon ici c’est une erreur, pas un fake mais c’est juste pour signaler qu’il ne faut jamais croire aveuglément ce qu’on lit sur le Net ou ce qu’on voit à la TV.

Les musées qui parlent de Science



Un moyen efficace et ludique pour la vulgarisation scientifique, c’est bien entendu les musées qui parlent de Science. Généralement pourvus de pleins de petites expériences rigolotes pour les enfants avec l’explication d’un phénomène physique. A Paris, on trouve évidemment la Cité des Sciences et de l’Industrie (la Villette, http://www.cite-sciences.fr) et le Palais de la Découverte (http://www.palais-decouverte.fr/) qui constituent les deux principales expositions scientifiques. Il y a toujours une partie fixe avec les expériences et une expo temporaire qui traite d’un sujet d’actualité. Quand j’étais petit j’adorais ces musées, ce sont les seuls où on peut vraiment apprendre en s’amusant et je pense que cet aspect ludique est indispensable pour faire aimer la science aux plus jeunes comme aux moins jeunes. Déjà que les sciences n’ont pas trop la cote en ce moment au niveau des études, si vous avez des enfants, emmenez-les dans ce genre d’endroit, ils s’amusent et découvrent la Science !! Après ils aiment ou pas, chacun son truc, mais ça peut être un élément déclencheur.

Je parle de ce sujet car je suis allé dans une expo de ce genre à Cracovie en Pologne ce mois-ci et j’ai beaucoup apprécié et rigolé. C’était un tout petit musée, nous étions quasiment tout seuls, il n’y avait qu’une grande salle munie d’expériences sur la mécanique, l’électromagnétisme, la mécanique des fluides. On pouvait construire un pont, voir l’influence des leviers, générer un déplacement avec un courant électrique et vice-versa, fabriquer des retenues d’eau pour les barrages, comprendre le phénomène de pression… Chaque expérience était très simple et dotée de l’explication du phénomène de manière vulgarisée. Ce genre de musée n’est vraiment pas très compliqué à mettre en place et c’est très dommage qu’il n’y en ait pas plus dans les villes de tailles modestes car c’est vraiment génial pour les enfants.

Il existe également des manifestations scientifiques ponctuelles pour les adultes et les enfants comme le festival de sciences de Paris-Montagnes qui se tenait du 17 au 25 Juillet à Paris (http://www.paris-montagne.org/). Ce genre d’événement est très prometteur mais pour en trouver en province, ce n’est pas évident. Sur Internet, on peut également trouver des portails scientifiques qui peuvent aider à trouver ce genre d’événements comme le portail http://www.science.gouv.fr/ développé par Alexandre Moatti (voir son blog http://indispensables.over-blog.com/).



 En bref, il faut promouvoir ce genre de musées car ils constituent un élément majeur de la diffusion de la science au grand public, ce que l’on appelle la vulgarisation et qui est à mon avis un aspect primordial (voir mon ancien article Soyons vulgaires avec la Science).