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Osiris, un réacteur nucléaire au service de la science

Bientôt la retraite pour cet outil qui intéresse plusieurs équipes de recherche. Dont une sur les véhicules électriques.

Le coeur du réacteur OsirisLe coeur d'Osiris. La réaction nucléaire est caractérisée par la lueur bleutée.
© L.Godart/CEA

Du nucléaire dans les moteurs des voitures de demain ! Les chercheurs d’Osiris, un réacteur nucléaire de recherche basé sur le plateau de Saclay, nous préparent cet avenir.
Quel rapport entre un réacteur nucléaire et un moteur électrique d’automobile ? Pour les chercheurs d’Osiris, c’est évident !
Leur réacteur de recherche, contrairement aux centrales nucléaires classiques qui produisent juste de l’électricité, abrite plusieurs équipes de scientifiques qui travaillent sur différents projets : recherche médicale, nouveaux matériaux,... (1). Parmi ceux-ci, le silicium dopé, c’est-à-dire du silicium de haute performance. C’est le matériau que contiendra le moteur de la voiture électrique de demain.

Doper le silicium

Le silicium est ce que l’on appelle un “semi-conducteur” de haute performance : il transmet très bien le courant électrique, sans résistance ou presque. Les circuits électroniques sont implantés sur des plaques de silicium en raison de cette propriété. Mais pour rendre les moteurs de voitures électriques encore plusSalle de conduite du réacteur Salle de conduite du réacteur.
© L.Godart/CEA
performants, les fabricants ont besoin d’un silicium lui aussi plus performant. Ils ont besoin de silicium “dopé”. S’il est possible d’en obtenir en usine, celui-ci n’est pas encore assez puissant. Les chercheurs d’Osiris ont donc réfléchi à une méthode de stimulation. Leur idée : utiliser les radiations produites par Osiris (voir encadré).
Avant d’en arriver au stade “dopé”, le silicium est prélevé dans le sous-sol, où il est très présent. Les industriels de l’électronique qui disposent du matériau brut, l’apportent à Saclay sous forme de gros barreaux. Le réacteur bombarde ces barreaux de radiations pendant plusieurs heures. Dans leurs recherches, les scientifiques se sont rendu compte que cette opération augmentait, “dopait”, les capacités conductrices du silicium. Et les barreaux ainsi “dopés” sont retournés aux industriels.
Le silicium intègre ensuite la chaîne de fabrication classique des composés électroniques. Les fabricants le découpent en tranches très fines. Ils y implantent les composants électroniques. A leur tour, ces composants intègrent une autre chaîne de fabrication. Et ils sont assemblés avec d’autres éléments lors de la fabrication finale du moteur.

Rayonnements radioactifs

Sur le papier, l’opération de dopage parait simple. Dans la réalité, les scientifiques utilisant Osiris travaillent dans Osiris, un réacteur d'expérimentationsOsiris n'est pas destiné à produire de l'électricité mais à accueillir, entre autres, des expérimentations.
© L.Godart/CEA
un environnement très surveillé. Le réacteur se trouve dans un bâtiment cylindrique, plongé à 9 m de profondeur au fond d’une piscine. Cela permet de le refroidir. Mais l’eau bloque surtout les rayonnements radioactifs qui peuvent être très dangereux pour l’homme. Chaque expérience doit suivre un protocole de sécurité très précis que les chercheurs se doivent de le respecter à la lettre.
Du fond de sa piscine, comptant plus de 30 ans d’activité, Osiris commence à se faire vieux. Il est prévu de l’arrêter en 2015. Quid alors du silicium dopé ? L’histoire ne s’arrêtera pas là ! En effet, le CEA a lancé le projet de « Réacteur Jules Horowitz » (RJH) sur son site de Cadarache, dans les Bouches-du-Rhône. Actuellement en cours de construction, le RJH est destiné à succéder à Osiris. Avec de nouvelles ambitions : ce réacteur de recherche permettra aux scientifiques de réaliser une vingtaine d'expériences en même temps !



(1) Les scientifiques se servent d’Osiris pour effectuer des recherches sur les matériaux que l’on met dans les réacteurs nucléaires classiques. D’autres équipes s’attachent à fabriquer des produits utilisés en médecine (détection et traitement de certains cancers). Pour en savoir plus, lire notre article.

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