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L'avenir des forces nucléaires françaises

12 juillet 2012 : L'avenir des forces nucléaires françaises ( rapport d'information )

C. L'IMPORTANCE INDUSTRIELLE ET TECHNOLOGIQUE

1. Les retombées scientifiques et technologiques - l'exemple du CEA - DAM

Le CEA est un opérateur de l'Etat avec le statut d'EPIC (Etablissement Public à Caractère Industriel et Commercial). N'étant pas un industriel, il n'a pas vocation à produire. Ainsi, dès le développement finalisé, il confie la plus grande partie de la production à un industriel en transférant la technologie et en finançant la mise en place des moyens et des compétences.

Acteur économique français important, le CEA/DAM représente 4700 emplois directs répartis en régions, au sein de ses cinq centres. Les années passées, il a généré par le biais des contrats passés à l'industrie et aux services français ainsi que par la valorisation de ses technologies, près de 10.000 emplois indirects. A titre d'exemple, la construction du laser Mégajoule près de Bordeaux, nécessite un effectif de 300 salariés du CEA/DAM, et génère plus d'un millier d'emplois industriels dans la région Aquitaine.

Macroscopiquement, pour ses achats et sa sous-traitance, la DAM transfère environ 70 % de son budget aux entreprises et industries - quasi exclusivement nationales, dont plus de 66 % à des industries de haute technologie pour des activités de R&D et de fabrication.

De nombreux produits industriels et de nombreuses sociétés ont pu développer leur savoir faire et leur marché à partir des travaux financés par le CEA/DAM pour la dissuasion.

a) La technologie SOI (Silicon On Isolator)

Le SOI fut initialement conçu par les équipes du CEA/DAM et du CEA/LETI (Laboratoire d'Electronique et de Technologies de l'Information) pour répondre à des besoins très spécifiques des programmes de la dissuasion. Comparé aux autres technologies des semi-conducteurs d'alors, le SOI permet de réduire très significativement les pertes électriques. Au-delà du concept, la technologie SOI s'est imposée parce qu'en 1991, le CEA/LETI, avec le soutien financier de la DAM a mis au point le procédé IMPROVE, permettant de produire le SOI à des conditions économiques intéressantes. Au delà de la satisfaction du besoin « Défense », cette technologie a pu être valorisée en 1992 par la création d'une « spin-off » du CEA, la société SOITEC qui réalise aujourd'hui un chiffre d'affaires de l'ordre de 200 millions d'Euros et compte près de 1000 salariés.

b) Le calcul haute performance

Le HPC, calcul « hautes performances », est l'une des composants-clés du programme Simulation, qui permet de garantir la sûreté et la fiabilité des armes nucléaires françaises depuis 1996, date de l'arrêt des essais.

Pour atteindre cet objectif, depuis 1996, et compte tenu des programmes armes, il a fallu multiplier par plus de 20.000 la puissance de calcul des ordinateurs pour atteindre en 2010 la puissance de un Petaflops15(*).

Au moment où le CEA/DAM en a eu besoin, de tels calculateurs n'existaient pas sur le marché. Le CEA/DAM a donc lancé un partenariat avec la société Bull afin de développer de telles machines.

Le choix majeur de ce programme commun a été de développer de supercalculateurs non pas spécifiques, mais généralistes, de façon à permettre la valorisation de cette technologie dans tous les domaines civils, de la recherche, de l'industrie, de la finance, ...

Bâtis avec des logiciels libres et des processeurs de grande diffusion, les calculateurs de la dissuasion ont donné naissance à une gamme commerciale compétitive de supercalculateurs. Ainsi Bull est devenu un acteur majeur du HPC, qui représente pour lui un chiffre d'affaires annuel de plus de 200 millions d'Euros et près de 400 emplois directs.

Les trois premières générations de calculateurs du CEA DAM étaient classifiées. Elles ont été acquises et ont délivré des performances conformes aux prévisions. Il s'agit de TERA 1 en 2001, qui avait une capacité de 4,8 Teraflops (TF) - de TERA 10 en 2005 avec une capacité de 63 TF (facteur d'augmentation x 10) et de TERA 100, actuellement en fonction avec une capacité de 1,2 Pétaflops (x20).

La proposition de la France est que les prochaines générations de machines permettent de passer la barre des 30 pétaflops en 2015, d'un Exaflop en 2020 et de 10 Exaflops en 2025.

c) Le Laser Mégajoule (LMJ)

Le LMJ, laser Mégajoule construit sur le site aquitain du CEA/DAM, est l'investissement majeur du programme Simulation. Il permettra de valider la Physique du fonctionnement thermonucléaire des armes en donnant accès en laboratoire aux densités et aux températures extrêmes que l'on ne rencontre que dans les étoiles et au sein des armes entrain de fonctionner.

La construction de ce laser demande de maitriser les technologies sur toute l'étendue de la gamme dimensionnelle, puisque les conditions extrêmes présentes au coeur des étoiles ne sont accessibles sur terre qu'en concentrant quasiment à l'infini une grande quantité de lumière produite dans un volume nécessairement très grand. La production de tous les constituants de ce laser (génie civil, électricité, ventilation, procédé laser lui-même, diagnostics, cibles constituant l'expérience...) a fait appel à tous les industriels majeurs français ainsi qu'à de très nombreuses PME qui ont tous dû faire progresser leurs capacités pour satisfaire le besoin.

Le LMJ, dont le succès de son prototype la LIL prouve la réussite de ces industriels, constitue aujourd'hui une exceptionnelle référence internationale : Bouygues n'avait jamais réalisé un ouvrage d'une telle complexité (volume très largement supérieur au Viaduc de Millau) et avec une telle précision dimensionnelle, de grandes entreprises françaises ont réalisé des composants pour le système optique en mettant en oeuvre des procédés améliorés ou nouveau leur permettant de se positionner dans les meilleurs standards mondiaux. Enfin, des PME ont pu acquérir, grâce aux programmes de R&D et aux investissements matériels financés sur le budget Dissuasion, des savoir-faire exceptionnels en matière de polissage de très haute précision des optiques que seules une ou deux entreprises américaines détiennent.

d) La sismologie

Depuis sa création, le CEA/DAM a développé des méthodes et des moyens sismologiques pour caractériser ses propres essais nucléaires ainsi que détecter et localiser ceux conduits par les autres pays. Aujourd'hui, ces compétences et ces moyens sont mis à la disposition de la communauté internationale pour la vérification, en temps réel, du respect du TICE, le Traité d'Interdiction Complète des Essais.

Cette capacité est le fruit de la R&D du CEA/DAM dans le domaine des mesures, de la transmission des données et de l'analyse du signal. Tous ces savoirs ont été transférés à des PME françaises pour qu'elles les industrialisent et assurent le maintien en conditions opérationnelles des moyens du TICE. Ces compétences uniques du CEA/DAM ont aussi conduit à lui confier des missions de surveillance de la sismicité métropolitaine et d'alerte aux tsunamis en Polynésie française et en métropole. Ainsi, la DAM tient à jour la Base de données nationale de référence pour le zonage sismique de la France et a la charge du développement et de l'exploitation de CENALT, le Centre national d'alerte aux tsunamis en Méditerranée occidentale et en Atlantique Nord-Ouest.

Ce savoir faire a été mis en oeuvre lors du tremblement de terre qui a frappé le Japon en mars 2011, pour donner l'alerte aux populations françaises des îles du Pacifique, permettant ainsi de les mettre à l'abri.

e) La physique des particules

Pour donner un dernier exemple, citons la technologie DMILL permettant la réalisation de composants électroniques durcis, c'est-à-dire résistant aux radiations. Antérieure à la technologie SOI, la technologie DMILL a été développée par le CEA à la fois pour des applications dissuasion et des applications civiles. A ce titre, le détecteur géant de particules ATLAS, installé au CERN intègre cette technologie durcie. Il est un contributeur essentiel à la « découverte » du Boson de Higgs.

f) Le transfert à l'industrie de nombreux procédés innovants et la création de pôles de compétitivité

Au-delà des exemples ci-dessus destinés à illustrer les retombées pour l'industrie nationale des investissements dans la Dissuasion sous la forme de produits directement commercialisables et d'emplois associés facilement identifiables, il convient de rappeler que, pour réaliser les programmes qui lui sont confiés pour la Dissuasion, le CEA/DAM a transféré aux industriels français un nombre très important de processus innovants, que ces industriels valorisent quotidiennement dans la production de produits civils.

Pour augmenter encore les retombées pour l'économie nationale des actions financées par la Défense pour la réalisation des programmes de la Dissuasion, le CEA/DAM a développé, depuis plus de dix ans, une stratégie volontariste de participation aux pôles de compétitivité soutenus par les régions où il est implanté. Depuis quelques années, son action au sein de ces pôles a été renforcée, car ces pôles sont un moyen de « reconquête des emplois manufacturiers nationaux ». Ainsi :

En Île-de-France, le CEA/DAM est à l'origine du pôle européen de compétence en simulation numérique « hautes performances », Ter@tec.

En Aquitaine, le CEA/DAM intervient dans deux des pôles majeurs soutenus par la région : ses compétences dans le domaine de la rentrée atmosphérique, développée pour les armes, et en simulation numérique sont intégrées au pôle Aerospace Valley. Il est par ailleurs un des membres fondateurs du pôle « Route des Lasers », qui a pris naissance suite à la décision de construire le Laser Mégajoule sur le centre aquitain du CEA/DAM. La route des lasers s'articule autour de trois axes : la création d'un pôle d'enseignement et de recherche en Aquitaine pour la Physique des Lasers et des Plasmas, en coopération avec l'Université de Bordeaux I, le CNRS et l'Ecole Polytechnique, le développement d'une filière industrielle pour les lasers, notamment avec la création de la zone industrielle Laséris qui regroupe plus de dix industriels.

En Bourgogne, le CEA/DAM est un acteur majeur du « Pôle Nucléaire de Bourgogne » dont il est membre fondateur.

En Région Centre, le centre CEA/DAM du Ripault, expert dans le domaine des matériaux spécifiques et des explosifs pour la Dissuasion, est membre fondateur d'ALHYANCE, plateforme collaborative de démonstrations, de programmes en partenariat et de transferts de technologie pour la « filière Hydrogène » et le stockage d'énergie.

En Midi-Pyrénées, le centre CEA/DAM de Gramat est lui aussi membre partenaire du Pôle Aerospace Valley. Il apporte ses compétences en matière de sécurité pour la réalisation d'études au profit des projets industriels ou institutionnels, comme par exemple à la DGAC.


* 15 Flops : « opérations à virgule flottante par seconde » (en anglais, FLoating point Operations Per Second). Le nombre de flops est une mesure de la vitesse d'un système informatique. La rapidité de calcul obtenue varie en fonction de cette taille. La barre du mégaflops (10flops) a été franchie en 1964, celle du gigaflops (109flops) en 1985, celle du téraflops (1012flops) en 1997, celle du pétaflops (1015 FLOPS) en 2008. En juin 2011, le plus puissant superordinateur atteint 8,1 pétaflops. Il s'agit du  K computer 1 japonais. En juin 2012, IBM reprend la tête du top 500 computers avec Sequoia, un super ordinateur de 16,32 pétaflops.