Les Défis du CEA n°159 avril 2011
Les Défis du CEA n°159 avril 2011
  • Prix facial : gratuit

  • Parution : n°159 de avril 2011

  • Périodicité : mensuel

  • Editeur : CEA

  • Format : (200 x 297) mm

  • Nombre de pages : 20

  • Taille du fichier PDF : 3 Mo

  • Dans ce numéro : au coeur de la supraconductivité.

  • Prix de vente (PDF) : gratuit

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12 À la pointe les défis du cea avril 2011 CEA-DEN CEA-DEN PRÉDIRE LA TÉNACITÉ DE L’ACIER TEXTE : Patrick Philippon ÉNERGIE NUCLÉAIRE cuve d’un réacteur nucléaire, parce qu’elle ne peut Laêtre remplacée, conditionne la durée de fonctionnement d’une centrale. Étudier la ténacité de son acier sur le long terme est donc primordial. Quelle est, par exemple, sa capacité de résistance à un choc thermique, une donnée importante pour l’étude des scénarios de situations accidentelles ? Euratom se penche sur la question en lançant le projet Perform60 Cartographie d’une microstructure d’acier où chaque couleur représente une orientation cristalline spécifique, obtenue en microscopie électronique à balayage. 200 µm pour aborder le problème à différentes échelles, de l’atome au matériau massif. Ludovic Vincent, chercheur à la Direction de l’énergie nucléaire (DEN) du CEA, s’intéresse lui aux populations de « grains » de fer et de particules de carbures qui constituent l’acier. « Or ces éléments ne réagissent pas tous de la même manière à un effort mécanique macroscopique. Ce qui, au final, confère à l’acier un comportement probabiliste », explique-t-il. Pour le prédire, il utilise un modèle numérique, précédemment développé dans le cadre d’une thèse entre la DEN et l’École centrale de Paris, pour représenter ces microstructures, ainsi que les contraintes locales qui s’y exercent dans un réacteur. Une première étape vient d’être franchie avec une validation expérimentale de ce modèle. Elle a été réalisée au Laboratoire Léon Brillouin (LLB) 1 du CEA à Saclay, qui dispose d’une technique d’observation basée sur la diffraction de neutrons. « Cette méthode non destructive permet de « voir » les champs de contraintes dans une éprouvette soumise à un essai de traction », explique Vincent Klosek, du LLB. Étant donné la taille du faisceau de neutrons, il s’agit d’une observation statistique sur un grand nombre de grains, regroupés en « familles » selon leur orientation cristalline. Ce modèle confirmé doit être affiné davantage, notamment en intégrant les effets spécifiques des dommages d’irradiation. note : 1. Unité mixte CEA/CNRS. Modélisations de l’état de contrainte et de déformation moyens dans chaque grain (représenté par des éléments finis de même couleur) d’une microstructure, effectuées plusieurs fois avec des microstructures différentes pour avoir une réponse statistique. Euratom//Organisme public européen, également nommé CEEA (pour Communauté européenne de l’énergie atomique), chargé de coordonner les programmes de recherche sur l’énergie atomique.
P.Avavian/CEA numéro 159 les d éfis du cea Échantillons de biomasse lignocellulosique. LA PYROLYSE VERSION COURTE TEXTE : Caroline Dangléant BIOCARBURANTS Fabriquer du kérosène à partir de bois ? Le procédé de gazéification, actuellement en développement, pourrait bientôt faire voler des avions avec un Bilan Carbone neutre. Et les outils de simulation qui faciliteront le passage du procédé à l’échelle industrielle sont d’ores et déjà en développement. Des chercheurs du CEA-Liten ont conçu un modèle simple et rapide pour décrire la pyrolyse, première étape de gazéification de la biomasse. Une étape qui produit l’essentiel du gaz ensuite converti en carburant. Elle est donc déterminante pour améliorer le rendement du procédé. Mais la pyrolyse est un ensemble de phénomènes complexes encore mal connus, et s’opérant très rapidement, en quelques secondes seulement. De fait, les modèles développés jusqu’alors pour simuler cette étape étaient extrêmement compliqués et leur temps de calcul, très long. Dans le cadre de sa thèse au CEA-Liten, Li Chen a démontré par expérimentation que, quelle que soit la taille des particules pyrolysées entre 300 et 800 µm, le rendement et la composition des produits en fin de pyrolyse n’étaient pas modifiés. Un résultat qui lui a permis d’établir l’hypothèse de base de son modèle : la réaction de pyrolyse est instantanée et dépend uniquement de la vitesse de propagation de la chaleur. Le modèle ainsi développé a du sens physique et simule cette étape cruciale en seulement quelques minutes de calcul, contre plusieurs heures pour d’autres modèles. Biomasse//Ensemble des matières organiques d’origine végétale ou animale. LES BATTERIES ONT LEURS TOP MODELS TEXTE : Aude Ganier STOCKAGE DE L’ÉNERGIE Qu’elles soient stationnaires, en soutien aux réseaux électriques, ou qu’elles assurent la continuité des énergies intermittentes (solaire ou éolien), les batteries sont incontournables. Leurs performances sont désormais modélisées et recensées dans une bibliothèque virtuelle, grâce à la collaboration de chercheurs du CEA-Liten, du Fraunhofer-ISEA et de l’Université d’Aix-la-Chapelle, dans le cadre d’un projet subventionné par E-ON 1. L’objectif du projet Best est de mettre à disposition des industriels une banque de données de modèles de batteries, accessible depuis Internet, pour éclairer leur choix par rapport à des critères tels l’application, la durée d’utilisation, la spécificité du système énergétique… Pour cela, les chercheurs français et allemands ont modélisé six types de batteries (plombacide, nickel métal hydrure, lithium-ion, sodium-chlorure de nickel, redox et des supercapaciteurs). Angel Kristev, chercheur au CEA- Liten et porteur du projet, explique : « Nous avons mené une série de tests en laboratoire, dont de la caractérisation par spectroscopie d’impédance, sur des bancs d’essais connectés à une interface numérique. Des algorithmes, spécialement développés, ont ainsi permis de modéliser les données obtenues (durée de vie, autonomie, rapport qualité/prix, etc.). » Ce projet Best devrait également intéresser le secteur automobile, dont la transition vers les véhicules électriques et hybrides repose essentiellement sur les batteries. note : 1. Programme Initiative internationale de la recherche de l’opérateur allemand E-ON. Spectroscopie//Étude d’un spectre (ici, d’un spectre d’impédance en fonction de la fréquence de mesure). Impédance//Rapport de l’amplitude complexe d’une grandeur sinusoïdale (tension électrique) à l’amplitude complexe de la grandeur induite (courant électrique). Bancs de caractérisation des batteries plombdu CEA-Liten. 13 C. Dupont/CEA



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