Aucun amendement n’est venu modifié le montant des crédits inscrits en PLF2022 pour le programme 190.

Aucune modification de maquette n’a été réalisée.

Les mouvements réglementaires et législatifs en 2022 se sont élevés à un peu plus de 186 M€ en AE et 291 M€ en CP détaillés comme suit :

Au titre de la recherche incitative de l’action 13 « Recherche partenariale dans le développement de l’aménagement durables » :

• Arrêté de report de FDC du 2/02/22 pour 8 724 €,

• Arrêté de reports de crédits généraux du 28/02/22 pour 84 113 € en AE et 1 129 741 € en CP.

Au titre du plan de relance de l’action 14 « Recherche dans le domaine de l’aéronautique civile », trois décrets de transfert de crédits venant abonder la ligne de 186 M€ en AE et 335 M€ en CP :

• Décret n° 2022-415 du 23 mars 2022 pour 186 M€ en AE et 160 M€ en CP,

• Décret n° 2022-934 du 27 juin 2022 pour 130 M€ en CP uniquement,

• Décret n° 2022-1512 du 2 décembre 2022 pour 45 M€ en CP uniquement.

Sans incidence sur le montant de la ressource globale du P190 :

•  Décret n° 2022-512 du 7 avril 2022 portant ouverture et annulation de crédits à titre d’avance de près de 12,10 M€ en AE et CP,

• Loi de finances rectificatives :

  • n° 2022-1157 du 16 août 2022 abondement de 12,10 M€ en AE et CP ;

  • n° 2022-1499 du 1^er décembre annulation de 15,97 M€ en AE et CP.

En 2022, l’INERIS a reçu une subvention de 6,27 M€ (AE=CP) au titre du programme 190.

La part d’activité consacrée à la recherche de l’institut a été de plus de 22 %, pour une cible du Contrat d’objectifs de 20 %, en légère croissance par rapport à 2021, ce qui traduit la croissance des ressources en provenance de contrats de recherche auprès des tiers (recherche partenariale) et des projets subventionnés par des guichets européens ou nationaux.

L’année 2022 fut marquée par un taux élevé de succès sur les appels à projet européens. Ainsi 13 projets proposés par l’INERIS ont été retenus pour une cible de 8 inscrite dans le contrat d’objectifs et de performance, ce qui représente une augmentation de 8 par rapport à 2021, et ce, en dépit d’un contexte extrêmement concurrentiel.

L’INERIS est intégré au réseau européen PARC2 piloté par l’ANSES dans le cadre d’Horizon Europe. Il a également confirmé sa contribution au développement des services Copernicus Atmosphère avec le centre météorologique européen (ECMWF).

L’institut a également développé des projets de recherche exploratoire dans le domaine de la qualité de l’air, financés par la quote-part de la liquidation de l’astreinte décidée par le Conseil d’État suite à la condamnation de l’État dans le cadre du contentieux relatif à la qualité de l’air dont l’INERIS a été bénéficiaire.

Par ailleurs, 90 articles ont été publiés dans des revues référencées dans la base ISI Web of Science (objectif annuel atteint) dont 54,4 % de co-publications internationales, pour une cible de 47 %. Cette cible fut également dépassée en 2021 avec un taux de 47,4 %. Toutes les publications dont l’INERIS est premier auteur sont désormais accessibles via les archives ouvertes HAL-Ineris3.

La subvention pour charges de service public, nette de la réserve de précaution, attribuée à l’IRSN au titre du programme 190 s’élève à 167,4 M€ pour l’exercice 2022.

L’IRSN dispose également du produit de la contribution, acquittée par les exploitants d’INB en vertu de l’article 70 de la loi n° 2016-1918 du 29/12/2016, et dont le montant perçu en 2021 est de 61.08 M€. Ces moyens contribuent, à hauteur de 41,73 M€, au financement des activités d’appui technique que l’IRSN apporte à l’ASN, en complément du financement relevant de l’axe « Appui à l’Autorité de sûreté nucléaire (41 M€) », et, à hauteur de 19,35 M€, au financement des actions d’études et recherche en soutien à l’expertise, en complément des moyens portés par l’axe « Recherche et missions de service public ».

1) Recherche et missions de service public – 103,2 M€

Les programmes de recherche mis en œuvre par l’IRSN visent principalement la réduction de la sensibilité des installations et activités utilisant des rayonnements ionisants aux différents risques pouvant les affecter, la compréhension des phénomènes qui peuvent être à l’origine d’accidents majeurs, l’amélioration de l’efficacité des parades envisageables, le développement des connaissances qui sous-tendent le cadre des actions de protection, et la mise au point des techniques et outils opérationnels dont l’Institut a besoin pour remplir ses missions (métrologie des rayonnements ionisants, bases de données, outils de calcul et de modélisation,…).

Dans le domaine de la recherche en sûreté nucléaire, l’IRSN a poursuivi en 2022 les programmes expérimentaux visant à mieux caractériser les conséquences d’accident de perte de refroidissement de combustible nucléaire qu’il s’agisse d’une situation de fonctionnement en réacteur (projet PERFROI), ou d’une situation d’entreposage en piscine (projet DENOPI). Ces deux projets sont menés dans le cadre de l’action mise en place à la suite de l’accident de Fukushima (projet « RSNR », Recherche en sûreté nucléaire et radioprotection) du programme des investissements d’avenir (PIA). Concernant le projet PERFROI qui s’achèvera en 2023, l’année 2022 a été marquée par la réalisation, en collaboration avec STERN Lab au Canada, de la dernière campagne d’essais du programme COAL destiné à l’étude de la refroidissabilité de crayons de combustible déformés en situation de fonctionnement en réacteur consécutivement à un accident de perte d’eau dans le circuit primaire ; les données expérimentales collectées permettront de consolider les modèles numériques utilisés en appui à l’étude des dossiers de sûreté. Concernant le projet DENOPI, désormais achevé, l’année 2022 a été marquée par la production des rapports finaux d’analyse des essais thermo-hydrauliques réalisés les années précédentes à l’échelle d’un assemblage combustible dans l’installation ASPIC installée à Cadarache, ainsi que des essais de convection naturelle réalisés à l’échelle représentative de la piscine d’entreposage dans l’installation MIDI (également à Cadarache). Les analyses et conclusions issues de ces travaux participent à l’acquisition et au développement de connaissances nouvelles sur ce transitoire accidentel tant du point de vue des phénoménologies physiques mises en jeu que des dispositions pouvant être mises en œuvre pour en limiter la survenue ou les conséquences.

L’année 2022 a également été marquée par la réalisation du deuxième essai (essai CIP1-2B) du programme international CIP (Cabri international program) visant à étudier le comportement thermomécanique de crayons combustible des réacteurs du parc électronucléaire (différents combustibles, différents matériaux de gainage) lors d’un transitoire de puissance représentatif d’un accident d’insertion de réactivité pouvant intervenir sur un réacteur en fonctionnement. Ce programme, placé sous l’égide de l’Agence pour l’énergie nucléaire de l’OCDE, est piloté et en grande partie financé par l’IRSN, et réalisé dans le réacteur CABRI exploité par le CEA. L’année 2022 a aussi été marquée par la réalisation des actions préparatoires et des pré-calculs pour les des deux essais prévus en 2023.

Un autre projet mené dans le cadre de l’action RSNR du PIA s’est achevé en 2022, il s’agit du projet MIRE (mitigation des rejets à l’environnement en cas d’accident nucléaire) visant à investiguer les possibilités de limiter les rejets dans l’environnement en cas d’accident majeur affectant un réacteur électronucléaire. L’année 2022 a permis la production d’une synthèse des travaux menés sur l’étude de l’efficacité du piégeage d’espèces d’iode gazeuses par des filtres en zéolites dopées à l’argent. Ces travaux ont permis d’engager auprès des industriels des actions d’amélioration de la ligne de filtration de l’enceinte de confinement pour minimiser les rejets dans l’environnement.

Parallèlement, l’IRSN a poursuivi en 2022 ses études sur vieillissement des bétons (enceinte de confinement des réacteurs électronucléaires) dans le cadre du programme expérimental ODOBA mené à Cadarache dans l’installation ODE (plateforme pour le vieillissement accéléré de blocs de béton de grandes dimensions) et dans le cadre des actions de modélisation menées au sein du consortium CONCRETE qui regroupe des partenaires académiques. S’agissant du vieillissement des matériaux métalliques, et plus spécifiquement ceux des circuits primaires, plusieurs essais de fatigue ont été réalisés sur la plateforme MAESTRO à Cadarache ; dont certains valorisés dans le cadre du projet européen INCEFA SCALE.

Dans le domaine des déchets radioactifs, les recherches réalisées par l’IRSN sont largement structurées autour des enjeux d’expertise relatifs au projet Cigéo dédié au stockage géologique de déchets radioactifs de haute activité et de moyenne activité à vie longue. En 2022, un certain nombre d’activités expérimentales ont été réalisées dans le laboratoire de recherche souterrain de l’IRSN situé à Tournemire (Aveyron), dans le cadre du projet VSEAL (vertical sealing) qui vise à évaluer sur une quinzaine d’années l’aptitude des techniques de scellement de puits utilisant une variété d’argile dite bentonite, à assurer la fonction de confinement des déchets considérés, notamment vis-à-vis de l’eau de ruissellement et de l’hydrogène qui serait produit par les déchets stockés. En complément, l’IRSN a accueilli du 29 au 30 septembre 2022 l’atelier collaboratif international « Fractures naturelles dans les formations rocheuses argileuses dans le contexte du stockage géologique des déchets radioactifs ». Cet atelier a permis de réunir un panel international de scientifiques issus de l’industrie et du monde académique pour répondre et discuter d’un ensemble de questions liées à la présence et au rôle des fractures dans les roches argileuses, notamment celles concernant l’occurrence de l’écoulement de fluides à travers les fractures et la manière de les appréhender et de les modéliser.

Dans le domaine de l’environnement et plus spécifiquement de la recherche sur les transferts des radionucléides vers les écosystèmes, l’année 2022 a vu l’achèvement du projet AMORAD, mené lui aussi dans le cadre de l’action RSNR du PIA, et dont les résultats permettent de disposer désormais de modèles prédictifs de dispersion des radionucléides dans l’environnement terrestre (transfert de radionucléides, le césium‑137 en particulier, dans les écosystèmes forestiers et dans le continuum bassins versants-cours d’eau à différentes échelles de temps) et marin (dispersion marine et côtière des particules sédimentaires et des radionucléides dissous et transfert aux chaînes trophiques). Le projet AMORAD doit également permettre le développement d’outils d’évaluation des pertes économiques engendrées sur les filières du bois et de la pêche en mer en cas de rejets accidentels. Certains résultats du projet AMORAD seront utilisables pour des recommandations aux pouvoirs publics en matière de doctrine de gestion post-accidentelle d’un accident nucléaire. Parallèlement au projet AMORAD, l’IRSN a poursuivi les travaux expérimentaux visant à comprendre et prévoir les transformations des principales espèces d’iode susceptibles de se produire dans l’atmosphère à la suite d’un rejet accidentel d’une installation nucléaire, afin d’améliorer in fine les évaluations dosimétriques et la cartographie des dépôts d’iode en cas d’accident. L’année 2022 a vu le développement d’un dispositif expérimental pour des campagnes d’essais à proximité de l’usine Orano de La Hague. En matière d’écotoxicologie, l’IRSN a démarré les travaux du programme BEERAD soutenus par l’ANR qui visent à étudier les effets et les mécanismes d’actions de faibles doses chroniques de rayonnements ionisants sur la physiologie et les populations d’abeilles, modèle biologique terrestre d’importance économique (apiculture), agro-environnementale (pollinisation) et scientifique (étude des fonctions cognitives). Dans le cadre de travaux similaires, les premiers prélèvements de rainettes arboricoles ont été réalisés dans la région de Fukushima afin de qualifier l’impact écosystémique d’une exposition chronique aux rayonnements ionisants.

Dans le domaine des aléas naturels, l’IRSN a poursuivi en 2022 les actions de caractérisation du système de failles sur lequel s’est produit le séisme du Teil en novembre 2019, actions dont les résultats permettront une réévaluation de l’aléa sismique dans cette région qui accueille les centrales de Cruas et du Tricastin. Concernant le site du Tricastin (bassin sédimentaire propice à l’amplification des mouvements sismiques), l’analyse du bruit de fond sismique mesuré dans le cadre du projet DARE financé pour partie par l’ANR a permis une estimation empirique de l’amplification à basse fréquence mais des travaux restent à mener pour ce qui concerne les hautes fréquences, pour lesquelles les mesures sont polluées par les sources locales de vibrations liées à l’industrialisation de la zone. Concernant les aléas hydro-météorologiques, les travaux ont principalement porté en 2022 sur l’évaluation statistique des événements extrêmes, avec notamment le développement d’un nouveau modèle statistique pour le risque de submersion marine, qui combine des niveaux marins issus de mesures (marégraphes) à des estimations fondées sur des données historiques. Concernant les risques d’inondation, l’IRSN a développé son propre modèle de comportement fluvial de la Loire, qui a produit les données nécessaires à l’étude probabiliste du risque d’inondation externe du site sur lequel est située la centrale nucléaire de Belleville.

Dans le domaine de la recherche sur les effets sur l’homme des rayonnements ionisants, l’IRSN a mené des études épidémiologiques afin d’évaluer les risques associés aux expositions médicales diagnostiques. Ainsi, l’IRSN a contribué à montrer que le risque de développement de tumeur maligne du cerveau est augmenté chez l’enfant et le jeune adulte après des examens scanners de la tête, même si cet excès de risque reste faible au regard du bénéfice diagnostique. Parallèlement, l’IRSN a démarré, dans le cadre du projet RADIO-AIDE, financé par l’ANR, la collecte de données au sein de la cohorte EPIBRAINRAD de patients atteints de glioblastomes et traités par radiothérapie, pour la mise au point de modèle d’intelligence artificielle pour la détection et l’identification, à partir d’images IRM, de lésions radio-induites aux tissus sains. Dans le cadre du programme européen MEDIRAD, l’IRSN a contribué à une étude mettant en avant l’apparition d’altérations cardiaques après radiothérapie du sein et suggérant ainsi la nécessité de porter une attention particulière au risque d’arythmie, et a lancé un projet de recherche sur un modèle animal sur les risques de cardiotoxicité post-radiothérapie, ce qui s’inscrit en cohérence avec les recommandations publiées en 2022 par la Société Européenne de Cardiologie. Concernant spécifiquement l’exposition des travailleurs du nucléaire, l’IRSN a contribué à mettre en évidence une association entre l’exposition à de faibles niveaux de radon chez des mineurs d’uranium (cohorte internationale PUMA) et le risque de mortalité par cancer du poumon. Et l’analyse menée au sein de la cohorte SELTINE (travailleurs du nucléaire français) a mis en avant une association entre la dose de rayonnements ionisants et le risque de mortalité par démence et maladie d’Alzheimer.

Concernant la maîtrise des actes médicaux mettant en œuvre des rayonnements ionisants, l’IRSN a participé en 2022, dans le cadre du Plan Cancer, au développement d’une caméra ambulatoire visant à renforcer le contrôle de la dose délivrée lors du traitement à l’iode radioactif des maladies de la thyroïde (projet THIDOS).

Parallèlement à ces travaux, l’IRSN a poursuivi en 2022 les actions de recherche visant à améliorer la prise en charge médicale et sanitaire en cas de situations d’urgences radiologiques et nucléaires. Dans le cadre du projet PRIODAC, financé par l’action RSNR du PIA, les travaux menés ont abouti à une adaptation de l’AMM (Autorisation de Mise sur le Marché) pour la population adulte et les enfants de plus de 12 ans, permettant une prise répétée d’iodure de potassium stable en situation d’accident nucléaire induisant des rejets répétés d’iode radioactive. Pour les femmes enceintes, la demande de modification de posologie est en cours d’instruction avec l’ANSM (Agence nationale de sécurité du médicament et des produits de santé). Dans le cadre du projet DRUGS, l’IRSN a mené des travaux visant à évaluer l’efficacité de décorporation de formes galéniques de biphosphonates dites vectorisées en cas de contamination interne par des radioisotopes du cobalt et du strontium. Concernant le syndrome aigu d’irradiation (SAI), l’IRSN poursuivi ses travaux sur la prise en charge des formes hématologiques et gastro intestinales et a lancé un nouveau projet CAESAR, financé par le programme ASTRID de la DGA, pour l’identification de biomarqueurs de pronostic et diagnostic de la brulure radiologique (forme cutanée du SAI).

Dans le domaine de la surveillance radiologique de l’environnement, l’IRSN a poursuivi en 2022 le déploiement des balises automatiques de spectrométrie gamma à proximité des installations nucléaires (SpectroTéléaray). Ces balises permettent de disposer d’informations plus précises sur les radionucléides rejetés par les installations nucléaires, notamment en situation incidentelle ou accidentelle, mais également de caractériser les élévations de débit de dose gamma ambiant dans l’air détecté par le réseau Téléray (réseau de balises de mesure de la radioactivité gamma ambiant transmises à un système de supervision centralisé afin de surveiller la radioactivité émise sur le territoire national, métropole et départements et régions d’outre-mer). Parallèlement, l’IRSN a finalisé l’étude radiologique de site (ERS) dans l’environnement de la centrale nucléaire de Saint-Alban-Saint-Maurice-L’Exil, engagée en 2019. Cette étude visait à caractériser finement l’influence du site nucléaire sur son environnement en acquérant de nombreuses mesures radiologiques (970 prélèvements et plus de 1200 analyses, 34 communes participantes, 110 foyers enquêtés, 40 exploitations agricoles participantes, 4 fédérations de chasse et une fédération de pêche mobilisées, etc.). L’IRSN a présenté les principaux résultats de cette étude aux parties prenantes (exploitants, associations, citoyens, élus…) lors d’une réunion ouverte au public organisée par l’IRSN le 9 mars 2022 à Saint-Maurice-l’Exil. Pour les actions d’ouverture à la société menées dans le cadre de l’Étude Radiologique de Site de Saint-Alban, l’IRSN a été lauréat des Trophées de la participation et de la concertation 2022.

2) Appui aux pouvoirs publics – 4.3 M€

L’appui aux pouvoirs publics s’inscrit dans le cadre de conventions pluriannuelles et de protocoles annuels liant l’IRSN aux directions ministérielles concernées. En 2022, les actions répondant aux grands objectifs prioritaires ont été réalisées, en particulier le suivi dosimétrique de l’exposition des travailleurs, la gestion de l’inventaire des anciens sites miniers d’uranium, la surveillance des denrées alimentaires sur le territoire ou bien encore la qualité radiologique des eaux de consommation humaine.

Plus spécifiquement, dans le cadre de son appui technique au Ministère de l’Agriculture et de la Souveraineté Alimentaire (Direction Directrice Générale de l’Alimentation – DGAL –) en matière d’organisation et de méthodologie de la surveillance radiologique des denrées du territoire, l’IRSN en tant que Laboratoire National de Référence des Radionucléides, a organisé en 2022 un essai Inter-Laboratoires d’Aptitude sur une matrice de vin puis a fourni au Ministère une note de synthèse des performances des laboratoires du réseau DGAL (7 laboratoires vétérinaires et 4 laboratoires des services des douanes).

Dans le domaine du suivi des expositions professionnelles aux rayonnements ionisants, l’IRSN a poursuivi en 2022, en lien avec la Direction générale du travail (DGT), le développement de la nouvelle plateforme SISERI d’enregistrement et de traitement des données de surveillance de l’exposition des travailleurs aux rayonnements ionisants. La livraison de l’outil finalisé, dont le développement est financé pour partie par le Fonds de Transformation de l’Action publique (FTAP) est prévu en mai 2023.

3) Appui à l’Autorité de sûreté nucléaire – 41 M€

Le programme de travail 2022, défini conjointement avec l’ASN, identifiait un certain nombre de sujets à fort enjeux parmi lesquels l’analyse des réexamens de sureté des réacteurs électronucléaires mais également d’installations du cycle du combustible, l’expertise des dossiers support à la mise en service du réacteur EPR de Flamanville, l’examen de dossiers d’opérations de reprise et de conditionnement de déchets issus d’installations en phase de démantèlement ou bien encore la réalisation d’études dans le cadre des travaux du Comité Directeur sur le Post Accidentel (CODIR PA).

Dans le cadre de la phase générique du quatrième réexamen périodique des réacteurs de 1300 MWe, l’IRSN a poursuivi l’expertise du référentiel d’étude des accidents majeurs et des méthodes d’évaluation de certains risques d’agressions internes et externes proposés par EdF. Parallèlement, l’IRSN a réalisé l’expertise de certains dossiers spécifiques aux réacteurs de Bugey dans le cadre de la déclinaison du quatrième réexamen de sûreté des réacteurs de 900 MWe.

En complément des actions sur les réexamens de sûreté, l’IRSN a réalisé en 2022 l’expertise du retour d’expérience de conception, de fabrication et d’exploitation sur la période 2010-2019 du combustible des réacteurs du parc électronucléaire et a mobilisé ses compétences pour évaluer les différentes dispositions proposées par EDF à la suite de la découverte, sur plusieurs réacteurs, de fissures de corrosion sous contrainte affectant des tuyauteries auxiliaires du circuit primaire principal.

Concernant l’EPR de Flamanville, plus d’une vingtaine d’avis ont été rendus en 2022 concernant notamment (i) le traitement par EdF des anomalies de réalisation affectant les soudures des circuits primaires et secondaires principaux (ii) la qualification du système de contrôle commande de protection du réacteur, des soupapes de sûreté primaires et de la filtration du système d’injection de sécurité (iii) les essais d’ensemble sur l’installation. Parallèlement à ces travaux concernant spécifiquement l’EPR de Flamanville, la prise en compte du retour d’expérience de mise en service et d’exploitation des premiers réacteurs EPR a également constitué un sujet central d’expertise en 2022.

Concernant les autres installations nucléaires, l’IRSN a poursuivi l’expertise du deuxième réexamen de sûreté de l’usine UP3A de retraitement de combustible du site de la Hague en vue d’établir son premier rapport d’expertise mi‑2023 et enclenché l’expertise du deuxième réexamen de l’usine MELOX de fabrication de combustibles. L’IRSN a également examiné les dispositions présentées par Orano pour la création d’un nouvel entreposage de matières plutonifères permettant de faire face à une saturation des moyens actuels. L’IRSN a également rendu en 2022 plusieurs expertises liées à la reprise, après dix ans d’interruption, de la fabrication d’assemblages issus d’uranium de retraitement.

Concernant la gestion des déchets anciens, l’IRSN a notamment évalué le dimensionnement et les dispositions de maîtrise des risques associés à la construction du bâtiment DFG qui permettra de conditionner les déchets de faible granulométrie actuellement entreposés dans plusieurs ateliers du site de La Hague.

Parmi les actions menées dans les domaines de la radioprotection des personnes et de l’environnement, il convient de citer plusieurs interventions ou contrôles radiologiques de l’IRSN sur des objets potentiellement radioactifs, complétées par des contrôles de second niveau dans le cadre de l’opération diagnostic radium (ODR). L’IRSN a également réalisé une reconstitution de doses reçues par deux travailleurs à la suite de la découverte de sources de radium 226 utilisées, après-guerre, en curiethérapie par une clinique.

Enfin, l’IRSN a participé aux réunions plénières du Comité directeur post accidentel (CODIR PA), ainsi qu’aux réunions des différents groupes de travail associés. L’IRSN a notamment rendu son rapport sur la définition des adaptations de la doctrine post-accidentelle en cas de rejets d’uranium. Il a également rendu son rapport sur la gestion des déchets contaminés en situation post accidentelle.

4) Sûreté nucléaire et radioprotection des activités de défense, contrôle des matières nucléaires, protection contre la malveillance – 18.9 M€

L’IRSN fourni un appui technique au DSND (au Délégué à la sûreté nucléaire et à la radioprotection pour les installations et activités intéressant la défense) pour l’évaluation de la sûreté des systèmes nucléaires militaires et des installations nucléaires de base secrètes (INBS), de la conception au démantèlement des installations, intégrant de fait des projets de défense majeurs pour l’État. Outre les travaux d’expertise associés aux réexamens de sûreté des chaufferies nucléaires embarquées en exploitation et de leurs installations de soutien à terre, l’année 2022 a vu, en particulier, la poursuite, dans le cadre du programme Barracuda de renouvellement des six sous-marins nucléaires d’attaque de la Marine nationale, de l’examen des dossiers de sûreté relatifs à la nouvelle génération de sous-marins nucléaires d’attaque. Ainsi, l’IRSN a examiné les dossiers de sûreté qui ont accompagné l’entrée en service à l’été 2022 du sous-marin nucléaire d’attaque Suffren, ainsi que le chargement du cœur et la divergence du réacteur en septembre 2022 du sous-marin nucléaire d’attaque Duguay-Trouin.

L’IRSN intervient en appui au haut fonctionnaire de défense et de sécurité (HFDS) du ministère de la Transition énergétique pour ce qui concerne la sécurité des installations nucléaires, la protection et le contrôle des matières nucléaires et de leur transport. L’IRSN a ainsi réalisé des études de sécurité pour les principaux sites nucléaires civils du CEA (protection et contrôle des matières nucléaires et des activités associées contre les actes de malveillance et les détournements) et a participé à différents exercices nationaux de sécurité nucléaire. L’Institut a examiné en 2022 les études pour les sites CEA de Saclay (Essonne), Marcoule (Gard) et Cadarache (Bouches-du-Rhône). Ces travaux ont abouti pour chacun des sites à la production d’un avis et d’un rapport d’expertise, présentés aux services du HFDS. L’IRSN a également participé en 2022 à la révision des textes réglementaires dans différents domaines liés à la sécurité nucléaire et à la non-prolifération des matières nucléaires. S’agissant de la protection et du contrôle des matières nucléaires, des installations et des transports tout d’abord, l’Institut a contribué, au sein des groupes de travail mis en place par les ministères en charge respectivement de la transition énergétique et des armées, à l’élaboration des arrêtés d’application du décret n° 2021-713. Ces derniers concernent notamment la procédure d’autorisation et la démonstration de sécurité, la protection physique, le suivi physique et la comptabilité des matières nucléaires, le management de la sécurité nucléaire et la sécurité des systèmes d’information.

S’agissant de l’application par la France des traités internationaux de non-prolifération nucléaire (traité Euratom, accord de garanties AIEA et protocole additionnel, accords bilatéraux) et d’interdiction des armes chimiques (Convention sur l’interdiction des armes chimiques), l’IRSN a mené ses missions de concours et d’appui technique, en assurant la centralisation et la retransmission aux organismes de contrôle, des déclarations des exploitants et en réalisant l’accompagnement des inspections internationales diligentées par l’AIEA et Euratom pour ce qui concerne le domaine nucléaire, et par l’OIAC pour le domaine de la chimie.

En complément de ces activités récurrentes et au titre de ses missions de concours technique pour l’application par la France des traités internationaux de non-prolifération dans le domaine nucléaire au profit du Comité technique Euratom (CTE) et de la direction générale de l’énergie et du climat du MTE, l’IRSN a également participé, en tant qu’appui technique au CTE, aux négociations de révision de textes et accords internationaux. Enfin l’IRSN a participé, avec le CTE, à une revue de la nouvelle organisation du système national britannique pour la mise en œuvre de ses obligations dans le domaine des garanties nucléaires vis-à-vis de l’AIEA et des pays avec lesquels il a passé des accords de coopération nucléaire. Cette revue a été sollicitée par l’autorité britannique compétente, l’Office for Nuclear Regulation (ONR), dans le contexte de la sortie de l’Union européenne en 2020 du Royaume-Uni qui ne peut donc plus s’appuyer sur la Commission européenne pour la mise en œuvre de ses obligations.

La subvention pour charges de service public versée au titre de l’année 2022 s’élève à 84,5 M€ après déduction de la réserve de précaution.

L’année 2022 a été une année de consolidation des fonctionnements harmonisés au sein de la nouvelle université (soutien de base aux composantes de recherche, processus doctoraux unifiés). L’université a également été accréditée pour délivrer les doctorats sur six écoles doctorales supplémentaires (sur ses campus de Nantes, Lyon et Marseille), poursuivant ainsi sa politique d’insertion dans les tissus locaux de l’ESR.

Comme les années précédentes depuis la création de l’université, la publication : Regards APP sur l’année 2022, sortira en avril-mai 2023 afin de présenter plusieurs actions emblématiques de l’université en appui aux politiques publiques. Une sélection de 60-70 actions originales y est mise en valeur tous les ans par les composantes de recherche et de formation de l’université. Ces Regards annuels sont téléchargeables depuis le site de l’université, rubrique « appui aux politiques publiques ».

L’année 2022 est la dernière année de la Feuille de route (2020-2022) entre l’université et l’ensemble de ses tutelles. Le bilan 2022 des jalons et indicateurs de la Feuille de route sera finalisé en mars 2023.

Le premier contrat d’objectifs et de performance (COP) devrait être signé pour la période 2023-2025. Son approbation est envisagée pour fin 2023. Ce contrat sera suivi en 2026 d’un 2^e COP pluriannuel.

En 2022, l’université Gustave Eiffel a finalisé une collaboration structurante avec l’Australie en signant la création d’un laboratoire international associé avec la Queensland University of Technology traitant des principaux enjeux de développement de véhicules autonomes. Plusieurs ententes ont été signées, notamment avec l’Université du Québec à Montréal (échange d’étudiants) et l’université de Pondichéry en Inde (MoU).

La dotation en fonds propres attribuée au CSTB en 2022 s’élève à 15,57 M€ après déduction de la réserve de précaution.

Le CSTB est un établissement public industriel et commercial qui reçoit pour mission de l’État de procéder ou faire procéder à des recherches scientifiques et techniques directement liées à la préparation ou à la mise en œuvre des politiques publiques en matière de construction et d’habitat. Les recherches prévues contribuent à la transition écologique et énergétique, à la transition numérique et à la compétitivité du secteur.

Afin de répondre à ces grands enjeux, l’activité du CSTB se structure autour de quatre domaines d’action stratégiques : bâtiments et quartiers pour bien vivre ensemble ; bâtiments et villes face au changement climatique ; innovation, fiabilisation de l’acte de construire et Rénovation ; économie circulaire et ressources pour le bâtiment. Il s’agit notamment de réaliser de nouvelles avancées vers une démarche globale de performance environnementale ou de proposer une approche au niveau du quartier et de l’îlot urbain, avec mutualisation des consommations et productions. Il convient de travailler sur une adaptation des bâtiments aux enjeux du changement climatique. Il s’agit encore de faire émerger de nouveaux modes constructifs permettant une meilleure qualité ou une baisse des coûts de construction, ainsi qu’une montée en compétence des professionnels. Par exemple, le CSTB contribue significativement à la transition numérique de l’ensemble de la filière, en particulier au travers du développement du projet de maquette numérique.

Le CSTB développe des activités de recherche et d’expertise à destination de l’ensemble des acteurs du secteur de la construction et de la ville durable. Il répond ainsi aux questions posées à la recherche par les ministères, les collectivités territoriales et répond aux appels à projets de l’ANR, de l’ADEME, du FUI et du programme européen de recherche et d’innovation Horizon 2020, ainsi qu’aux besoins de travaux scientifiques des entreprises privées vers lesquels il a réorienté sa recherche pour compenser la baisse de sa subvention depuis 2015. Il active de nombreux partenariats avec d’autres laboratoires publics et universités.

Comme ces dernières années, la dotation a été utilisée très majoritairement pour financer des projets de recherche, projets qui constituent des actifs de recherche par l’immobilisation des coûts, hors frais généraux. Ainsi, le développement et la finalisation de 28 actifs (restructurés) de recherche (dite 100 % ou collaborative) a été financé avec la subvention d’investissement pour 14,57 M€. Le reliquat a financé de l’investissement matériel.

La subvention pour charges de service public versée à l’Anses en 2022 au titre du programme 190 s’est élevée à 1,52 M€ déduction faite de la réserve de précaution.

Comme chaque année, l’ANSES a lancé fin 2021 le millésime 2022 de ses appels à projets de recherche du programme national de recherche en environnement-santé-travail (PNR EST). Ce programme ambitionne de conduire les communautés scientifiques à produire des données utiles aux différentes phases de l’analyse du risque sanitaire et, ainsi, à rapprocher recherche et expertise scientifique. L’appel à projets de recherche (APR) général porte sur l’évaluation et l’analyse des risques environnementaux pour la santé humaine, en population générale ou au travail. Il soutient également des projets relatifs aux risques pour les écosystèmes et à la qualité des milieux. Les questions à la recherche de l’APR 2022 tenaient compte des enjeux et priorités des politiques publiques et portaient plus particulièrement sur les expositions aux agents chimiques, avec un accent sur les perturbateurs endocriniens et leurs effets, à la pollution atmosphérique, les risques liés au nanomatériaux, aux microplastiques ou encore au bruit et à la pollution lumineuse, le lien entre exposition environnementale et le cancer, le lien entre dégradation des écosystèmes et maladies infectieuses, les risques pour la santé humaine liés au changement climatique ou encore les inégalités face aux expositions environnementales.

À ce titre, 42 nouveaux projets ont été retenus dans le cadre des appels à projets 2022 du PNR EST, dont 9 sur la thématique santé-environnement au titre du programme 190.

Au titre du plan France Relance, le dispositif de soutien à la recherche aéronautique civile a donné lieu à la consommation de 186 M€ en AE et 445,4 M€ en CP en 2022 sur le programme 190.

Cette consommation a été réalisée à partir :

• des crédits ouverts en LFI 2022 sur le programme 190, à hauteur de 0 M€ en AE et de 110,4 M€ en CP ;

• des crédits transférés en 2022 depuis le programme 362 « Écologie » de la mission « Plan de relance » vers le programme 190, à hauteur de 186 M€ en AE et 335,4 M€ en CP.

Subventions à des projets de recherche dans le domaine de l’aéronautique civile

En 2022, le montant exécuté en AE s’élève à 186 M € au titre de 31 conventions. Conformément aux objectifs du volet R&D aéronautique du Plan de relance, ces soutiens servent à la préparation technologique des futurs programmes d’aéronefs suivants :

• le successeur de l’A320, l’avion commercial le plus vendu au monde, selon deux directions d’effort complémentaires : l’ultra sobriété énergétique (gain de 30 % de consommation de carburant), avec la capacité à utiliser des carburants alternatifs durables jusqu’à un taux d’incorporation de 100 %, et le passage à l’hydrogène comme source d’énergie principale, pour un appareil « zéro émission de CO₂ » ; cet appareil, qui pourrait entrer en service à l’horizon 2035, définira les nouveaux standards mondiaux d’avions de ligne sur le plan environnemental ;

• un nouvel avion régional, ultra sobre sur le plan énergétique, à propulsion hybride électrique ou à propulsion hydrogène, qui entrerait en service à l’horizon 2030 ;

•  le successeur de l’Écureuil, l’hélicoptère léger best-seller d’Airbus Helicopters, ultra sobre sur le plan énergétique (baisse de 40 % de la consommation), capable d’hybridation électrique dans un premier temps, et fonctionnant à l’hydrogène dans sa dernière version ;

•  de nouveaux avions d’affaires, compatibles avec 100 % de carburants alternatifs durables et à plus long terme, alimentés au moins partiellement à l’hydrogène, ainsi que des appareils d’aviation générale à propulsion hybride électrique et des drones à hautes performances ;

•  l’optimisation des opérations aériennes et aéroportuaires (trajectoires des avions et gestion du trafic aérien) selon de nouveaux critères environnementaux (au moins 5 % de gain), dont les premiers incréments, applicables à la flotte en service, pourraient être déployés d’ici 2025.

Au niveau programmatique, ces soutiens ont bénéficié à un ensemble de projets de recherche prioritaires cohérents avec la nouvelle feuille de route technologique du Conseil pour la recherche aéronautique civile (CORAC), et permettant d’amorcer des actions de dérisquage et de montée en maturité technologique dans tous les domaines clés de cette feuille de route, en particulier :

• l’hybridation électrique de la propulsion : les projets soutenus en 2021-2022 portent notamment sur l’optimisation des architectures hydrides électriques au niveau avion/système propulsif, l’électrification du système de roulage de l’avion, l’amélioration des performances des systèmes de batteries et de piles à combustibles pour les futurs aéronefs hybrides, ainsi que l’amélioration de la compétitivité des composants clés (moteurs électriques, électronique de puissance) des chaînes électriques de ces aéronefs ;

•  le futur moteur ultra efficace : les projets soutenus en 2021-2022 portent principalement sur la chambre de combustion qui, contrairement à la soufflante, devra être beaucoup plus compacte tout en assurant la parfaite opérabilité du moteur dans toutes les conditions de vol et en résistant à des températures plus élevées ;

•  l’optimisation des formes aérodynamiques : les projets soutenus en 2021-2022 visent d’une part à valider sur un démonstrateur les performances d’une voilure à grand allongement pour avion commercial et d’autre part à concevoir une voilure composite de grande dimension pour avion d’affaires, optimisée en masse et en traînée pour une croisière la plus efficace possible ;

•  la propulsion hydrogène : en 2021-2022, les projets soutenus approfondissent les premières études menées en 2020 en se concentrant plus particulièrement sur les réservoirs à hydrogène embarqués et étudient la faisabilité et la certificabilité d’une chaîne de propulsion cryogénique hydrogène complète (du réservoir au moteur) pour l’aviation légère.

Par ailleurs, en appui à ces travaux technologiques portés par les industriels, un programme de recherche scientifique de grande ampleur, dénommé « Climaviation », a été lancé en 2021 afin de mieux comprendre et quantifier les effets non-CO₂ (traînées de condensation, interactions aérosols-nuages, …) de l’aviation sur le climat, d’évaluer les effets liés aux nouveaux combustibles et d’étudier et proposer des stratégies de minimisation de l’impact climatique total de l’aviation. Les connaissances scientifiques développées dans le cadre de ce programme, qui associe les compétences de Sorbonne Université-IPSL et de l’ONERA, seront largement diffusées auprès des industriels de la filière afin d’orienter le plus efficacement possible leurs choix en matière de conception, d’opération et de combustible pour les futures générations d’aéronefs.

A fin octobre 2022, sur le périmètre complet du volet R&D aéronautique du plan de relance incluant l’action aéronautique du PIA, l’intégralité de l’enveloppe disponible (près de 1,6 Md€) a été engagée en soutien à près de 230 projets de recherche représentant au total plus de 3 Md€ d’investissements. Ces projets associent largement la filière : 254 entités différentes dont près de 210 équipementiers, ETI et PME et 37 organismes de recherche partenaires ou leaders de projets. Les ETI et PME ont reçu directement 12 % des soutiens engagés au total. Les organismes de recherche ont perçu 7 % en volume financier. En tenant compte de la redistribution via la sous-traitance (plus de 25 % de la valeur des travaux soutenus), il ressort qu’environ 40 % des soutiens engagés bénéficie in fine aux partenaires des grands intégrateurs. Pour les PME-ETI en particulier, cet investissement représente un effort considérable au vu de leur chiffre d’affaires, d’autant plus dans le contexte économique actuel. Cette association large aux travaux de préparation technologique des futurs programmes d’aéronefs est essentielle pour ces entreprises : elle leur offrira une très grande longueur d’avance d’ici 5 à 10 ans, lorsqu’il s’agira pour les grands intégrateurs de sélectionner les partenaires industriels de leurs nouveaux programmes basés sur les acquis de ces travaux de recherche technologique.

Cette dynamique de construction de projets menés par des PME-ETI, ou d’association de ces entreprises aux projets menés par les grands intégrateurs, est le fruit d’un travail de fond conduit auprès des entreprises par la DGAC et le GIFAS, qui se poursuit et s’amplifie : un accès direct « CORAC PME » a été mis en place pour toutes les PME-ETI requérantes, même non-membres du CORAC ou du GIFAS, qui permet d’accompagner individuellement chaque entreprise pour lui proposer la solution la plus adaptée (soutien direct sans partenariat, soutien en partenariat avec d’autres PME, partenariat avec un ou plusieurs donneurs d’ordres, sous-traitance, …) et lui apporter tout éclairage ciblé venant des agendas de recherche des grands intégrateurs pour améliorer la pertinence de son projet.

Au-delà, le volet R&D du plan de soutien aéronautique a permis d’irriguer l’ensemble des grands domaines de compétences de la filière sur l’ensemble du territoire, avec plus de 400 sites bénéficiaires directs :

• les éléments principaux des avions Airbus maîtrisés en France (pointe avant / Hauts de France, tronçon central / Pays de la Loire, ensemble propulsif / Île-de-France et Nouvelle-Aquitaine, avionique et cockpit / Occitanie et Nouvelle-Aquitaine, systèmes électriques / Île-de-France et Occitanie, contrôle du vol / Occitanie, architecture globale et intégration / Occitanie) ;

• ainsi que les avions régionaux (Occitanie), les avions de tourisme ou d’affaires (Occitanie, Île-de-France et Nouvelle-Aquitaine), les hélicoptères légers (Provence-Alpes-Côte d’Azur et Île-de-France), les opérations aériennes.

Cette action de soutien a ainsi largement contribué à sauvegarder les capacités technologiques (emplois de R&D et compétences) de la filière aéronautique, qui étaient directement menacées par la perte de capacité d’autofinancement des entreprises consécutive à la chute brutale et durable des cadences de production. Cet effet majeur de soutien contracyclique a été clairement perceptible dans les plans de sauvegarde de l’emploi (PSE) qui ont été annoncés par les grands donneurs d’ordres de la filière Airbus et Safran, ou par certains équipementiers majeurs comme Daher ou Latécoère. A plus long terme, cette action de soutien est également déterminante pour les emplois de production de la filière, dans la mesure où les succès industriels et commerciaux de ses futurs programmes d’aéronefs reposeront très largement sur la progression de ses capacités technologiques actuelles.

La dotation en CP a également été abondée par la mission Relance qui l’a portée de 110,4 M€ après mise en réserve à 445,4 M€. Cette dotation a été intégralement consommée, pour partie sur des engagements antérieurs à 2022.

 Une tranche conditionnelle a été affermie pour un montant total de 2,13 M€. Elle permet la poursuite du financement du calculateur générique et modulaire pour système de train d’atterrissage.

Les crédits de paiement ont été consommés sur ces engagements ainsi que sur des engagements antérieurs à 2022.

En 2022, 6,2 M€ de CP ont été mobilisés au titre de cette sous-action. Ils portent sur le financement du développement expérimental par avance remboursable de la version ATR 42-600S « short take-off and landing ». Les améliorations techniques et d’opérabilité des moteurs envisagées doivent permettre la réduction de la pollution et des nuisances locales notamment sonores.

Le CEA fait l’objet d’un descriptif détaillé dans la partie « Opérateurs » du rapport annuel de performance de son programme principal de rattachement, le programme 172 « Recherches scientifiques et technologiques pluridisciplinaires ». Son nouveau contrat d’objectifs et de performance a été signé le 23 juillet 2021 pour la période 2021-2025. Aussi, le reporting présenté ici suit la programmation associée.

Les activités de recherche du CEA dans le domaine du nucléaire civil visent à développer et à apporter des solutions technologiques innovantes à l’industrie nucléaire, afin qu’elle assure le service de production d’électricité au bénéfice du pays, et qu’elle maintienne sa place au premier rang mondial. Elles visent notamment :

• à concevoir et à évaluer de nouvelles générations de systèmes (réacteurs et combustibles avancés dits de « 4^e génération » ou réacteurs modulaires – SMR pour Small Modular Reactors et AMR pour Advanced Modular Reactors) ;

• à progresser dans le domaine de la sûreté des réacteurs et du cycle (notamment dans le contexte « post Fukushima ») ;

• à apporter des éléments de réponse aux préoccupations du Gouvernement et du public, en particulier sur le plan environnemental.

Le CEA conduit également un programme important de modernisation de ses installations nucléaires, support à ses activités de recherche.

Dans le cadre de la construction de nouvelles installations nucléaires, le financement d’actifs dédiés pour ces installations est assuré par l’action 16 du programme 190, tandis que le financement des opérations de démantèlement et d’assainissement des installations arrêtées, ou en exploitation avant le 31 décembre 2009, relève de l’action 15. Les activités de recherche et de développement (R&D) du nucléaire civil couvrent les domaines suivants :

• réacteur Jules-Horowitz ;

• nucléaire actuel ;

• nucléaire de demain ;

• socle commun qui comprend les installations, les travaux de simulation et les études technico-économiques.

Les domaines nucléaires actuel et de demain comprennent des activités portant sur les réacteurs et sur le cycle du combustible.

Réacteur Jules Horowitz (110,05 M€)

Le réacteur Jules-Horowitz (RJH), en cours de construction à Cadarache, sera dédié aux études sous irradiation des combustibles et des matériaux pour différentes générations de réacteurs nucléaires. Il assurera, par ailleurs, une part importante de la production européenne de radioéléments pour le secteur médical.

En application des décisions prises par le Comité de l’énergie atomique, le plan de mise sous contrôle a effectivement été déployé par le CEA au 1^er octobre 2020 et a permis de progresser dans la maîtrise du projet. Le CEA dispose d’une vision globale des enjeux éclairant les principaux risques et d’une approche convergée sur le calendrier de montage pour disposer d’un réacteur opérationnel et son démarrage.

L’année 2022 a vu la poursuite des études et le dérisquage du projet avant de lancer les activités de montage électromécanique de façon intensive après 2023. Les fabrications d’équipements critiques ont été maintenues et le montage se poursuit dans cette période sur les zones pour lesquelles les études d’intégration détaillée sont finalisées, zones dites libérées dans le langage de projet. Les principales réalisations ont porté sur :

• la fin de montage à blanc du réflecteur ;

• la fin des perçages dans les casemates primaires et des traversées ;

• la convergence technique dans la maquette numérique 3D de l’aménagement du bâtiment réacteur et du niveau +1 du bâtiment des auxiliaires nucléaires entre autres, conduisant à la libération de ces zones, étape qui permet d’y lancer les montages électromécaniques ;

• la revue d’avant-projet détaillé du bâtiment noyau dur,

• la revue d’architecture du système de production du molybdène MOLFI, permettant d’optimiser et de simplifier la conception du système.

Nucléaire actuel (26,84 M€)

Les activités de recherches du CEA sont conduites pour le compte des industriels du nucléaire. Elles participent aussi à l’entretien d’une large expertise du CEA, au service de l’État, sur les réacteurs de 2^e et 3^e générations et sur le cycle du combustible. Elles portent principalement sur le maintien de la disponibilité du parc national de réacteurs et de la compétitivité de l’industrie nucléaire française au plan mondial, en répondant aux besoins de R&D pour le bon fonctionnement du parc et l’amélioration des performances (durée de fonctionnement, taux de combustion, sûreté...), ainsi que pour la mise en exploitation de l’EPR.

Sur le cycle du combustible, le CEA apporte notamment un soutien pour :

• l’optimisation de procédés de l’amont du cycle ;

• le maintien en conditions opérationnelles et l’optimisation des procédés mis en œuvre dans les usines de La Hague en particulier sur les phénomènes de corrosion et d’encrassement qui sont observés ;

• la caractérisation et le comportement à long terme des déchets ultimes ;

• le développement du projet de stockage des déchets radioactifs de haute et moyenne activité à vie longue dans le projet de Centre industriel de stockage géologique (Cigéo), ainsi que pour le projet de stockage de faible activité à vie longue ;

• l’entreposage des combustibles usés et le démantèlement des réacteurs uranium naturel graphite gaz.

Dans le domaine des études sur l’intégrité des tuyauteries, de la maîtrise des risques vibratoires des tubes des générateurs de vapeur, de la simulation du soudage et de la maîtrise de l’usure des composants, une étape a été franchie en 2022 pour la modélisation numérique du soudage, le code ainsi modifié a été partagé avec EDF renforçant les compétences de ce dernier dans la modélisation du soudage.

Dans le cadre de la R&D sur combustible, les installations et les compétences du CEA sur le combustible d’un réacteur à eau pressurisée (REP) peuvent être sollicitées, sous forme de prestations ponctuelles, en cas d’incident sur le parc des réacteurs d’EDF.

Par ailleurs, en matière de modélisation de la délocalisation-relocalisation axiale du combustible fragmenté dans le crayon (phénomène d’importance majeure pour les études de sûreté liées à l’APRP - accident de perte de réfrigérant primaire), les avancées de 2022 conduisent à identifier des pistes pour enrichir la modélisation afin d’améliorer la prise en compte de la relocalisation des fragments.

Dans le domaine des études de sûreté, le résultat majeur de l’année 2022 est la reprise des essais CIP^[1] dans le réacteur CABRI pour le compte de l’Institut de radioprotection et de sureté nucléaire (IRSN), avec le succès de l’essai CIP1-2B sur un crayon issu d’un assemblage utilisé durant 6 cycles à Gravelines. Conformément aux spécifications de l’IRSN, la situation accidentelle a été simulée par une excursion très rapide de puissance neutronique (pulse de 10 ms).

La technologie de vitrification par creuset froid, mise en actif en 2010 à l’usine de La Hague, a permis d’achever en 2020 la vitrification des solutions de traitement des combustibles uranium-molybdène. En 2022, un avis positif a été donné par la Technical Authority d’Orano quant à la poursuite de l’industrialisation du Creuset Froid et trois nouvelles campagnes industrielles ont eu lieu. Elles ont permis de conditionner 85 m³ de solutions d’effluents de haute activité.

Nucléaire de demain (71,05 M€)

Dans ce domaine les travaux du CEA relèvent de deux perspectives : la gestion du cycle de l’uranium et l’intégration du nucléaire dans un système énergétique décarboné et compétitif. Cela se décline en deux actions :

• les réacteurs de 4^e génération dont le programme est concentré sur les verrous du réacteur à neutrons rapides refroidis au sodium et dont l’objectif est la préservation des compétences du CEA relatives à cette filière de réacteurs,

• l’aval du futur cycle du combustible dont l’objectif est de concevoir des procédés qui pourraient être mis en œuvre dans les futures installations de fabrication et de retraitement en tenant compte des études de scénarios et les SMR.

En parallèle de ces axes de R&D, le CEA développe, avec ses partenaires industriels, un programme visant à évaluer l’intérêt des réacteurs à neutrons rapides à sels fondus, en particulier dans l’objectif de gérer les inventaires de plutonium et de transmuter les actinides mineurs produits par les réacteurs à eau pressurisée. Au travers du projet ISAC, financé dans le cadre de l’appel à projets géré par la Banque publique d’investissement (BPI) intitulé « Solutions innovantes pour la gestion des matières et déchets radioactifs, et la recherche d’alternatives au stockage géologique profond  », le CEA s’est positionné pour accroître l’effort de R&D sur cette thématique.

Les études de R&D pour le multirecyclage en REP ont été initiées, en 2019, en cohérence avec le contrat de filière. Elles se sont amplifiées en 2020 dans le cadre de l’accord quadripartite sur le cycle. Le programme quadripartite sur le multirecyclage en REP a donné lieu à une proposition au plan de relance, qui a été acceptée par l’État et qui devrait conduire à une allocation budgétaire spécifique de 6 M€ pour les travaux menés au CEA. En 2022, en support à la conception des combustibles dits MOX2, des calculs thermomécaniques de comportement en régime nominal et incidentel de différentes microstructures de combustible ont été réalisés afin d’évaluer leurs performances respectives.

Dans l’objectif d’acquérir des éléments de démonstration concernant le multirecyclage du plutonium issu des combustibles usés MOX REP en réacteur à neutrons rapides (RNR), une irradiation dans un réacteur expérimental à neutrons rapides de tronçons d’aiguilles RNR chargées en Pu provenant d’un crayon MOX irradié en REP est en cours de préparation, en collaboration avec EDF. A la suite du déclenchement de la guerre en Ukraine par la Russie, la collaboration avec ROSATOM a été suspendue. En accord avec EDF et Orano, l’instruction de la possibilité de réaliser cette irradiation dans le réacteur japonais JOYO a débuté.

Dans le cadre de sa participation au projet Nuward®[2], les études du CEA se concentrent sur les études de neutronique d’un cœur sans bore soluble et sur les études et essais de thermohydraulique du générateur de vapeur compact à plaques pour lesquels des premiers résultats ont été obtenus sur les boucles montées sur le site de Cadarache.

Pour la phase d’avant-projet détaillé (APD), la société NUWARD a été créée fin 2022, sous forme de filiale d’EDF, afin de porter la suite des études ainsi que la commercialisation du réacteur. En tant que partenaire de NUWARD, le CEA pourra y contribuer par des détachements, répartis sur plusieurs plateaux techniques (Paris, Aix-en-Provence, Lyon, Tours).

En parallèle du projet Nuward®, le CEA travaille également à d’autres projets autour des SMR (esquisses de SMR calogènes de petites puissances, possibilités de couplages SMR - EHT) dont certains acquis pourraient être valorisés auprès de Nuward® ou d’autres partenaires.

Socle commun aux nucléaires actuel et du futur (123,45 M€)

Le CEA dispose d’installations et d’outils expérimentaux (réacteurs, laboratoires, plateformes technologiques) lui permettant d’appuyer ses programmes de recherche sur des expérimentations. Elles sont essentielles pour, d’une part, acquérir des connaissances afin d’améliorer les modèles et leurs capacités prédictives et d’autre part, valider ou infirmer les résultats prédictifs issus de travaux théoriques pour définir un domaine de qualification des codes de simulation numérique.

Le CEA exploite des réacteurs de recherche pour le besoin de ses missions, comme le réacteur Cabri dédié aux essais de sûreté pour les besoins de l’IRSN. Le CEA mène également des activités de R&D sur l’instrumentation nucléaire pour l’expérimentation en réacteur. Pour étudier le comportement sous irradiation des combustibles nucléaires et des matériaux, en conditions normales et en situations accidentelles, il est nécessaire de les caractériser dans des laboratoires chauds[3] (Atalante, LECA-STAR et LECI), dotés d’équipements dédiés, qui constituent un atout différenciant du CEA. Des études complémentaires sont réalisées sur des installations non nucléaires.

Le redémarrage du réacteur CABRI, destiné à la réalisation d’essais de sûreté sur les combustibles des réacteurs à eau sous pression, dans les conditions de température et de pression de ces derniers, a permis la réalisation de l’essai CIP 1-2B du programme CIP.

Les études et les travaux correspondant aux conditions de la poursuite de l’exploitation du laboratoire LECA à Cadarache ont progressé, avec plusieurs étapes franchies, dont la fin des études APD sur les travaux de renforcement du génie civil pour assurer la tenue de l’installation à des séismes d’intensité SMS (séisme majoré de sécurité) et paléoséisme. Ces réalisations s’inscrivent dans le cadre fixé par la décision de l’Agence de sureté nucléaire (ASN) en date du 10 juillet 2020, autorisant la poursuite de l’exploitation du LECA.

Concernant la neutronique, l’amélioration de la précision des calculs et la réduction des biais de modélisation reposent sur le code de référence statistique TRIPOLI‑4 et sur le nouveau code déterministe multifilière APOLLO3®. L’évolution des supercalculateurs vers des architectures hétérogènes et la nécessité de réaliser des calculs de plus en plus précis imposent de faire évoluer le code TRIPPOLI‑4 vers une nouvelle structure interne massivement parallèle. Conformément à la feuille de route TRIPOLI‑5 éditée en 2021, les premiers co‑développements CEA-IRSN se sont concrétisés en 2022 dans un environnement informatique de partage des développements, défini en commun.

Dans le domaine de la mécanique, le plan de travail pluriannuel d’un code de mécanique unifié « de nouvelle génération » MANTA (intégrant nativement les formalismes implicites et explicites de la mécanique statique et dynamique) a été édité en 2022. Sur la base de ce document, un groupe de travail CEA-EDF-Framatome a instruit les différentes possibilités de mutualiser avec le code industriel d’EDF (Aster) et de co‑développer certaines parties de MANTA.

Assainissement-démantèlement (69,05 M€)

La subvention pour charges de services public participe au financement des coûts de support nécessaires à l’activité d’assainissement-démantèlement des installations nucléaires du CEA et à la R&D associée.

CENALT (1 M€)

Le CEA héberge un centre d’alerte (CENALT), à Bruyères-le-Châtel, qui surveille les séismes et analyse les risques de tsunamis en Méditerranée occidentale et dans l’Atlantique Nord-Est, afin d’alerter la Sécurité civile en cas d’événement critique.

Par rapport à la prévision en LFI, le CEA a dû réarticuler les dépenses affectées aux actions 16 et 17 en diminuant les dépenses liées à l’action 16 pour redéployer les moyens sur l’action 17 (cf. action 17).

[1] CABRI international Program (CIP).

[2] NUWARDTM (abréviation de « NUclear forWARD ») est un projet de petit réacteur nucléaire modulaire (SMR en anglais pour « Small Modular Reactor ») en cours de développement par un consortium composé d’EDF, de TechnicAtome, de Naval Group, de Framatome, de Tractebel et du CEA.

[3] Laboratoire équipé pour la manipulation ou le traitement de substances fortement radioactives.

Le CEA se positionne comme un accélérateur de la transition énergétique et soutient une approche intégrée du système énergétique de demain qui s’appuie sur les modes de production (énergie nucléaire et énergies renouvelables), leurs interactions au sein du réseau (stockage, pilotage, conversion). Il développe des briques technologiques du système énergétique, en concentrant ses efforts sur des composants clés, pour les besoins nationaux et européens, à court et moyen terme, tout en explorant certaines pistes de plus long terme.

Le CEA apporte une valeur ajoutée à la fois en matière de production d’électricité d’origine solaire photovoltaïque, de stockage de l’électricité, de composantes du mix énergétique comme le vecteur hydrogène. Les travaux sur les réseaux et l’efficacité énergétique sont développés dans un objectif d’optimisation globale de systèmes énergétiques via une approche multi-vecteurs « électricité, gaz, chaleur ».

Production solaire photovoltaïque (17,06 M€)

Le CEA se positionne sur l’ensemble de la chaîne de la valeur, du matériau à l’intégration dans les systèmes, en préparant les nouveaux systèmes de production photovoltaïque, à très haute performance, offrant des capacités d’intégration accrue et de service au réseau.

En 2022, le CEA a poursuivi sa collaboration avec Énel Green Power pour les accompagner dans l’augmentation de leur capacité de production de cellules et modules hétérojonction à 3 GW/an.

Concernant l’ensemble des technologies de la feuille de route cellules du CEA (technologies de cellules HET, tandem et TopCON), la recherche d’un opérateur de fabrication de cellules et modules ayant un projet d’implantation d’une gigafactory sur le sol français n’a pas abouti en 2022 et sera poursuivi en 2023, en articulation avec l’État.

Avec l’obtention d’un rendement de 25,8 % sur 9 cm², le CEA a démontré qu’il maîtrise la structure de la cellule tandem et les procédés de dépôt grande surface pour la top-cell pérovskite, sur une cellule HJT polie. L’analyse des caractéristiques photovoltaïques, et des pertes optiques et électriques de la cellule montre qu’il est possible d’atteindre 30 % de rendement sur la base de cette structure en améliorant la qualité des interfaces au sein de la top-cell pérovskite et en structurant la bottom-cell hétérojonction.

Le CEA a d’autre part réalisé un module PV bas carbone par une démarche d’écoconception qui a permis de sélectionner les matériaux et adapter le design pour réduire la consommation de matières critiques. Ainsi en utilisant des composants et des process de fabrication bas carbone, il a été possible de fabriquer un module de 566 W de puissance crête présentant un bilan carbone de seulement 317 kgCO_2éq/kWc ; à comparer avec 386 kgCO_2éq/kWc pour la meilleure référence commerciale connue.

Stockage (14,09 M€)

Le CEA contribue au développement de technologies de stockage d’énergie pour le transport, la mobilité et le stationnaire, afin d’augmenter la densité d’énergie embarquée. Ces travaux s’appuient sur la chimie des matériaux, la modélisation multi-physique et multi-échelle, la réalisation des composants et leur intégration dans des systèmes fonctionnels. Ils visent à faire émerger des technologies de rupture, permettant d’aller au-delà des performances des dispositifs actuels, en répondant aux enjeux de réduction ou de substitution de métaux critiques ou nocifs pour l’environnement et la santé.

Au niveau national, dans le cadre du plan de relance, le CEA participe activement à la gouvernance des Programmes et équipements prioritaires de recherche (PEPR) Batteries en étant copilote aux côtés du CNRS.

En 2022, les experts du CEA ont contribué aux travaux de structuration de la filière batteries dans le cadre du Comité stratégique de filière (CSF) Nouveaux systèmes énergétiques. À ce titre le CEA, en collaboration avec les fabricants nationaux de batteries, a construit une offre nationale de formation aux technologies du domaine. La concrétisation des IPCEI en 2022 a permis au CEA de renforcer ses partenariats stratégiques avec ACC, Solvay, SAFT et Umicore.

Dans le domaine des batteries lithium-ion, les efforts du CEA portent sur le haut niveau de fiabilité et de sûreté, et les batteries gélifiées ou tout solide. Dans le cadre de la stratégie de reconquête industrielle et des projets de construction de gigafactory en Europe, le CEA travaille en étroite collaboration avec Saft sur des batteries Li-ion de 3^e génération plus sûres et durables. Parmi les options technologiques étudiées, la diminution de la teneur en cobalt à l’électrode positive et l’introduction de matériaux à base de silicium à l’électrode négative sont des pistes privilégiées. Un travail mené en collaboration avec Solvay depuis de nombreuses années a permis, de façon complémentaire aux avancées sur les matériaux d’électrode, la mise au point d’un procédé d’électrolyte gélifié qui permet des gains importants à la fois en facilité de mise en œuvre en supprimant le recours aux solvants, et en sûreté de fonctionnement. La durée de vie étant de premier ordre dans le calcul du coût et de l’empreinte environnementale, le CEA travaille également sur le recyclage et la capacité à fabriquer des électrodes à base de matériaux recyclés.

Pour améliorer les performances des systèmes de batteries, le CEA mène des développements sur des capteurs très bas coûts intégrés dans les modules et packs, voire dans les cellules, afin d’avoir une meilleure connaissance de l’état des batteries et pouvoir effectuer des actions préventives ou correctives.

Vecteur hydrogène (16,15 M€)

Les principales activités de R&D du CEA dans le domaine de l’hydrogène concernent (i) les composants et les systèmes pour la production d’hydrogène par électrolyse à haute température (EHT), (ii) le stockage de l’hydrogène dans des réservoirs haute pression et plus récemment sous forme liquide (LOHC[1] ou cryogénique) et (iii) la conversion avec les piles à combustible de type PEMFC[2], à basse température, ou les piles de type SOFC[3], à haute température. Ces activités s’inscrivent parfaitement dans le cadre de la Stratégie nationale Hydrogène portée par l’État.

En 2022, le CEA poursuit l’accompagnement de son partenaire GENVIA pour le développement et l’industrialisation d’une technologie d’électrolyse haute température (EHT). Ce travail a conduit à la production d’une note d’industrialisation en cohérence avec la feuille de route « produits » de Genvia. D’un point de vue technique, le CEA a intégralement conçu et développé un premier module multi-stacks (module intégrant quatre empilements comprenant chacun 25 cellules de 100 cm²). Un atelier de fabrication pilote a été mis en place au CEA à Grenoble afin de développer des procédés de fabrication industrialisables de cellules électrochimiques céramiques nécessaires au procédé EHT, et initialement développées à petite échelle au CEA/Le Ripault. Cet atelier est aujourd’hui complet et fonctionnel, permettant la fabrication et la qualification de premières cellules de 100 cm².

Les travaux sur la pile à combustible PEM font l’objet d’un partenariat avec la start-up INOCEL sur des applications de forte puissance à partir de la technologie dite GEN-Z du CEA initialement développée pour une démonstration dans le rallye raid Paris-Dakar. Une preuve de concept d’une pile à combustible PEM de puissance 100 kW a été réalisée avec succès, intégrant un certain nombre d’innovations notamment au niveau système (gestion de gaz).

Le CEA est également fortement impliqué dans le PEPR Hydrogène décarboné lancé en février 2022 pour accélérer le développement : de nouvelles architectures et nouveaux matériaux de réservoirs de stockage d’hydrogène (composites sous pression et cryogénique) ; de nouvelles méthodes d’évaluation de la fragilisation par l’hydrogène de matériaux métalliques ; d’analyses socio-technico-économiques et impacts des systèmes H₂.

Efficacité énergétique des réseaux et systèmes complexes (12,89 M€)

Concernant la diminution de la consommation énergétique et la réduction des émissions de gaz à effet de serre, le CEA a identifié deux domaines d’études génériques et différenciant la maîtrise de l’efficacité énergétique de l’ensemble des chaînes énergétiques (production-conversion-stockage) et la valorisation des énergies perdues d’une part, et le développement d’outils numériques permettant l’élaboration et/ou l’optimisation de systèmes et de réseaux énergétiques, multi-vecteurs (électricité, gaz bas-carbone et chaleur), sous contrainte (coûts, énergie grise, impacts environnementaux) d’autre part. Ce second axe est adossé à des plateformes expérimentales pour la validation des modèles qui le composent.

Concernant l’accroissement de l’efficacité énergétique, le CEA s’intéresse plus particulièrement aux secteurs de l’industrie et du bâtiment. Dans le secteur de l’industrie, le CEA travaille à la limitation des pertes thermiques, en particulier en améliorant les rendements de conversion des cycles thermodynamiques (cycles combinés, optimisation des points froids) et en valorisant les rejets thermiques sous forme de stockage thermique ou par conversion.

Les activités du CEA dans le second domaine s’articulent autour :

• du développement d’outils numériques permettant de dimensionner et d’optimiser le pilotage de systèmes (véhicule, bâtiment, parcs industriels…) et réseaux énergétiques (électricité, gaz, chaleur, froid) et leur couplage ;

• du développement d’outils de gestion de données avancés et de la mise en œuvre de capteurs distribués permettant de transformer les réseaux énergétiques en réseaux « intelligents », de mesurer en temps réel l’état du réseau, les prévisions de production et consommation ;

• du développement de convertisseurs de puissance et de stratégies de pilotage pour les systèmes et les réseaux multivecteurs, en tirant parti des nouvelles générations de composants électroniques (convertisseurs de puissance bidirectionnels par exemple) ;

• de la création d’une plateforme nationale co-portée par le CEA et RTE avec l’objectif d’étudier des systèmes énergétiques multivecteurs (prioritairement l’électricité et la chaleur puis les gaz décarbonés), couplant des composants réels et des émulateurs de source d’énergie, de systèmes de stockage ou d’usages.

Par rapport à la prévision en LFI, le CEA a dû réarticuler les dépenses affectées aux actions 16 et 17 en diminuant les dépenses liées à l’action 16 pour redéployer les moyens sur l’action 17 (cf. action 16).

[1] Liquid organic hydrogen carrier (LOHC).

[2] Proton Exchange Membrane Fuel Cells (PEMFC).

[3] Solid oxide fuel cells (SOFC).

Les actions d’IFPEN dans le domaine des nouvelles technologies de l’énergie s’articulent autour des axes de son COP 2021-2023 : la recherche et innovation selon les trois priorités stratégiques : Climat, Environnement et Économie circulaire, Énergies renouvelables et Mobilité durable, la recherche fondamentale transverse, ainsi que la formation diplômante et le soutien à la compétitivité des entreprises innovantes de taille modeste. IFPEN est institut Carnot pour ses activités Transports Énergie et Ressources Énergétiques.

Les crédits alloués pour 2022 ont participé au financement des activités suivantes :

• Recherche et innovation Climat, Environnement et Économie circulaire

Captage, stockage et utilisation du CO₂ (CCUS)

Alors que le rapport du GIEC appelle à une réduction immédiate des émissions de gaz à effet de serre ainsi qu’à l’accélération du captage et du stockage du CO₂, IFPEN joue un rôle clé dans le développement de technologies innovantes de captage du CO₂ avec :

• le démarrage du pilote industriel 3D sur le site ArcelorMittal de Dunkerque, qui est une étape importante pour démontrer le procédé DMX™, procédé innovant de captage du CO₂ des fumées de gaz sidérurgique ;

• la construction de la plus grande unité de démonstration au monde de combustion en boucle chimique (CLC) par le consortium du projet sinœuropéen CHEERS (Horizon 2020), dont IFPEN fait partie aux côtés de TotalEnergies, Dongfang Boiler Group Co. (DBC) et l’université de Tsinghua.

Le projet StrategyCCUS a donné naissance à un nouveau projet H2020, PilotStrategy, démarré en mai 2021 pour cinq ans, qui vise à caractériser en détail des aquifères salins profonds pour s’assurer de la disponibilité de sites de stockage.

En parallèle, dans le cadre du projet européen REX-CO₂, l’IFPEN a contribué à l’élaboration d’un outil numérique d’aide à la décision pour la réutilisation de puits de production pétrolière et gazière en fin de vie en vue du stockage de CO₂.

A noter : IFPEN a co-organisé la 16e édition du congrès de l’IEAGHG (International Énergy Agency Green House Gas R&D Programme) sur les technologies de contrôle des gaz à effet de serre.

Interactions climat, carbone, sols et eau

Les travaux liés aux interactions climat, sol et cycle de l’eau ont été consolidés par plusieurs collaborations scientifiques sur 2022. Citons le projet SIC-SOC-DYN, financé par l’ANR et dont le but est de mieux appréhender la contribution des sols calcaires au bilan carbone global. Dans le cadre d’un projet France Relance, Valorhiz et IFPEN ont noué un partenariat portant sur le développement de méthodes d’analyse de sols sableux, caractérisés par leur faible teneur en carbone. Enfin, IFPEN a également démarré un projet sur la gestion de la ressource et le traitement des eaux qui comprend la caractérisation des aquifères complexes, et en particulier les aquifères karstiques.

Qualité de l’air

Une première installation industrielle pour la FlairBox a été réalisée en 2022. La gamme d’outils Flair est un ensemble de capteurs et de logiciels permettant d’explorer une zone géographique donnée pour détecter les polluants d’origine naturelle ou industrielle. IFPEN a procédé en 2022 à l’installation de quatre premières stations fixes FlairBox chez son partenaire gazier Teréga, dans le but d’acquérir et d’exploiter davantage de données liées à la présence de THT, mais aussi de benzène et de dioxyde de soufre sur son site.

Par ailleurs, dans le cadre du projet SESAME co-financé par l’ADEME, le Carnot IFPEN Transports Énergie a évalué l’intérêt de la mesure embarquée des émissions de polluants grâce au dispositif Real-e^TM d’IFPEN afin de proposer une amélioration du contrôle technique des véhicules, en effectuant des tests sur un parc existant.

Recyclage des matériaux

IFPEN est présent sur les différentes boucles de recyclage chimique des plastiques via le développement de solutions technologiques durables destinées à transformer les déchets plastiques en matières polymères recyclées d’excellente qualité. Aux côtés de leurs partenaires, les chercheurs d’IFPEN développent des technologies éprouvées et viables économiquement afin de pouvoir traiter, en complément du recyclage mécanique, presque tous les types de plastiques et d’offrir des solutions aux industriels pour répondre aux attentes croissantes de la société en matière de réduction des déchets plastiques conformément aux politiques publiques relatives à l’économie circulaire. L’année 2022 a été marquée par l’homologation sur charge de haute qualité de la technologie RewindMix™ de purification des huiles de pyrolyse. Concernant le recyclage du PET, la mise en œuvre industrielle du recyclage chimique est en bonne voie, avec la construction d’une première unité de recyclage.

Le recyclage des métaux critiques utilisés dans la préparation des catalyseurs et des matériaux de cathode pour batteries tels que le cobalt, le nickel, le lithium et dans une moindre mesure le molybdène est un enjeu stratégique de l’économie circulaire. IFPEN, en collaboration avec des partenaires industriels et académiques, développe des procédés de transformation de la matière, des matériaux et solvants pour proposer des solutions performantes sur les plans technique et économique. Depuis le début de l’année 2022, Eurecat (acteur mondial de la régénération et l’activation des catalyseurs et du recyclage des matériaux à base de métaux), Axens et IFPEN ont lancé un projet dédié au recyclage des métaux des catalyseurs destiné à développer un procédé d’extraction des métaux de catalyseurs d’hydrotraitement, afin de les valoriser en boucle fermée à travers la préparation de catalyseurs neufs.

• Recherche et innovation Énergies renouvelables

Biocarburants et bioproduits

Dans le domaine de la production de biocarburants avancés pour les transports routier et aérien, l’année 2022 a été marquée par l’implication d’IFPEN dans le projet BioTJet, au côté d’Élyse Énergy, Avril et de plusieurs industriels. L’objectif est de préparer l’implantation en France de la première industrielle de la technologie BioTfueL pour la production de Biojet à partir de biomasse non alimentaire. Le projet « Éthanol-To-Jet » a aussi été lancé, en partenariat avec Axens.

Concernant la chimie biosourcée, des tests de performance à froid des équipements ont été réalisés sur le démonstrateur Biobutterfly, qui vise à produire du butadiène à partir d’éthanol issu de biomasse en remplacement du butadiène pétrochimique. Par ailleurs, en collaboration avec la filiale d’un grand groupe français, les équipes d’IFPEN ont finalisé le développement d’un procédé de transformation de sucre. Il permettra de produire une molécule biosourcée utilisée dans la fabrication de résines non-toxiques et durables pour le collage du bois.

Production d’énergie en milieu marin

2022 a été marquée par la mise sur le marché du logiciel WiSE™ WindField développé par IFPEN dans le cadre d’un partenariat avec Vaisala. Cet outil réalise la reconstruction 3D du champ de vent à partir de mesures réalisées par un LiDAR. Intégrées dans la solution WindBox de Vaisala, les hautes capacités de détection du vent du logiciel optimisent le pilotage des éoliennes en les adaptant à chaque instant aux conditions de vent, améliorant ainsi leur performance. Réduire la fatigue mécanique d’une éolienne permet aussi de réduire ses coûts de maintenance, tout en augmentant sa durée de vie. Enfin, cette meilleure adaptabilité des éoliennes au vent permet d’optimiser leur design, de réduire les coûts d’investissement et de maximiser la production d’énergie.

IFPEN a également lancé le JIP Wind Avatar qui vise à mieux répondre aux défis que posent les éoliennes en mer en développant des jumeaux numériques. L’objectif est de mieux diagnostiquer les anomalies potentielles des éoliennes, suivre leur usure, prédire la durée de vie de leurs composants, détecter des baisses de production électrique et in fine optimiser la production et la maintenance.

Enfin, IFPEN a coorganisé France Énergie éolienne la première édition des « journées scientifiques de l’éolien » qui a réuni les acteurs français de l’éolien, académiques et industriels, avec pour but de faire le point sur les dernières avancées de la recherche et accompagner la croissance du secteur.

Systèmes de stockage et gestion de l’énergie

 En matière de stockage stationnaire de l’énergie, le projet TranZAE s’est poursuivi. Attribué par l’ADEME en 2021, il vise à développer une méthodologie pour décarboner et revitaliser les 10 000 à 20 000 ZAE (bureaux, commerces) de France. Par ailleurs, une étude technico-économique réalisée pour TotalEnergies a confirmé le positionnement du stockage d’énergie par air comprimé pour les durées de quelques heures de stockage. Enfin, IFPEN a travaillé avec Geostock sur une solution de stockage d’énergie souterrain par air comprimé AA-CAES.

Usage du sous-sol pour la transition énergétique

Concernant la géothermie 2022, IFPEN a réalisé avec sa filiale Beicip-Franlab une étude visant à réutiliser les puits de pétrole pour la production géothermique via la récupération de la chaleur des fluides. Par ailleurs, IFPEN participe à deux nouveaux projets à financement public : HocLoop, financé par Horizon Europe et qui vise à évaluer une nouvelle technologie en boucle fermée se basant sur un puits vertical prolongé par une partie horizontale profonde, et Gliter, financé par l’ANR et qui porte sur l’évaluation du potentiel de coproduction géothermie et lithium du fossé rhénan.

Dans le domaine de l’hydrogène, les travaux visent l’évaluation d’une part de l’impact de l’hydrogène sur les matériaux afin notamment de pouvoir assurer la sécurité du réseau de transport, d’autre part des risques et de la faisabilité technique des futures opérations de stockage massif de l’hydrogène dans le sous-sol. Ainsi, le Carnot IFPEN Ressources Énergétiques est partenaire du projet HyStorEn, financé par l’ANR et qui vise à mieux comprendre le comportement de l’hydrogène dans le sous-sol.

Enfin, Le 6 octobre 2022, à l’occasion de la première édition de la journée internationale de la géodiversité, proclamée par l’Unesco, le projet d’application mobile Rocknet d’IFPEN a fait l’objet d’une exposition au siège de l’organisation à Paris. L’application vise à faciliter l’accès du grand public aux connaissances géologiques. IFPEN et l’Unesco ont signé en 2020 un partenariat pour l’étude et la promotion de la géodiversité.

• Recherche et innovation Mobilité durable

Décarbonation de la mobilité

Au niveau des travaux relatifs à l’électrification des véhicules, IFPEN a initié ou concrétisé de nombreux projets en 2022. Deux machines électriques synchro-réluctantes sans terres rares et une électronique de puissance avec des composants à base de carbure de silicium contribuant à atteindre 99 % de rendement mesuré ont été développées dans le cadre du projet ReFreeDrive. Un ensemble moteur-onduleur intégré basse tension inédit en performances destiné à des petits véhicules électriques ou à des applications de rétrofit a été développé avec les sociétés EREM et Punch Powertrain France. Cet ensemble est industrialisé depuis 2022 par EREM. IFPEN et le CEA-Liten mettent en œuvre conjointement, dans le cadre d’une action Inter Carnot, le projet collaboratif Melchior, une démarche d’écodesign et économie circulaire qui vise à développer un prototype de machine électrique utilisant une technologie d’aimant recyclable. En ce qui concerne les batteries, le projet européen HELENA a démarré, renforçant les activités d’IFPEN dans le domaine de la modélisation des batteries tout solide. Enfin, dans le domaine des piles à combustible (PàC) à hydrogène, IFPEN a poursuivi sa croissance, porté par de nombreux projets collaboratifs démarrés en 2022 : CORAM ECH2, PEPR H2 – HYSySPEMb et ADEME SMAC-FC.

Concernant les avancées sur les motorisations à hydrogène ou carburants bas carbone, l’année 2022 voit le développement des projets HYMOT et MH8 avec Volvo trucks, tous deux intégrés dans le cadre du CORAM. Ils visent, d’un côté à démontrer la faisabilité de la décarbonation d’un véhicule utilitaire par conversion de son moteur à combustion interne à l’hydrogène, en alternative à une électrification couplée à une pile à combustible hydrogène, de l’autre à équiper en motorisations thermiques à hydrogène les véhicules à fort tonnage avec un coût total de possession très proche de celui de leur équivalent Diesel. Par ailleurs, IFPEN a publié, avec l’ADEME, l’étude TranpLHyn (Transports Lourds fonctionnant à l’Hydrogène). Elle compare sur le plan énergétique, économique et environnemental les deux modes de propulsion à hydrogène, par génération d’électricité dans une PàC ou par combustion dans un moteur thermique avec une architecture classique. Enfin, les travaux menés en 2022 ont permis d’améliorer le rendement des solutions de motorisations utilisant des carburants bas carbone liquides ou gazeux (gaz naturel, biogaz, hythane), notamment dans le cadre des projets européens LongRun (visant à développer un ensemble complet de chaînes de traction pour poids lourds plus respectueux de l’environnement) et Phoenice (visant à développer un démonstrateur de véhicule hybride rechargeable avec un niveau de consommation de carburant et d’émissions de polluants réduit).

Digitalisation de la mobilité

Le projet européen CEVOLVER s’est achevé après quatre ans de travaux. Les équipes d’IFPEN ont développé les algorithmes d’optimisation de parcours et de plans de recharge pour fournir au conducteur une prédiction d’autonomie plus précise et une assistance pour trouver l’itinéraire le plus efficace pour un voyage longue distance. La modélisation CFD 3D est développée dans le code CONVERGE dans le cadre d’un partenariat avec la société CSI, qui a été renouvelé pour cinq ans avec un périmètre élargi notamment à la mobilité électrifiée (refroidissement des machines électriques, gestion et emballement thermique des batteries).

IFPEN a renouvelé en 2022 son contrat de partenariat avec SIEMENS pour les cinq prochaines années et va ouvrir la plate-forme AMESIM de simulation système à deux nouvelles thématiques : la modélisation de la Pile à Combustible et l’usage et l’intégration du volet « Real-Driving Émissions » dans la simulation.

A la demande de l’ADEME, IFPEN a réalisé l’étude E4T 2040, une analyse prospective sur les technologies à privilégier pour répondre aux enjeux de réduction des émissions de CO₂ du transport routier d’ici 2040, et à la demande du Concawe, une autre étude a été menée visant à évaluer l’empreinte environnementale des véhicules hybrides rechargeables (PHEV) en conditions réelles d’utilisation.

IFPEN a conçu, en collaboration avec la Fabrique de la logistique, l’outil « Verdir ma flotte ». Il offre aux acteurs du secteur de la logistique devant décarboner leurs flottes, la possibilité de quantifier l’impact économique et écologique de carburants alternatifs et de technologies hybrides et électriques.

Enfin, les études d’Analyse de Cycle de Vie (ACV) prenant en compte les trois dimensions énergétique, environnementale et économique se sont généralisées. Les différents acteurs de la mobilité ont en effet besoin d’être éclairés sur l’impact des choix de technologies et de vecteurs énergétiques pour répondre aux évolutions des réglementations environnementales.

• Recherche fondamentale transverse

IFPEN s’appuie sur un solide programme de recherche fondamentale collaboratif, structuré autour de neuf verrous scientifiques, visant à produire un socle transverse de connaissances, méthodologies et concepts nouveaux. Pour anticiper les besoins d’innovation à long terme et pour préparer le développement de nouveaux produits et procédés, IFPEN oriente en permanence ses questionnements scientifiques de façon à acquérir de nouvelles connaissances et compétences.

Depuis la compréhension des mécanismes à l’échelle atomique jusqu’à l’évaluation de l’impact économique et environnemental des procédés et produits, les neuf verrous scientifiques structurent l’ensemble du cheminement de la R&I d’IFPEN. Organisés en défis, correspondant à des obstacles plus précis à surmonter, ces verrous conduisent à formaliser des questionnements scientifiques auxquels répondre pour appuyer les activités de recherche appliquée des priorités stratégiques liées aux NTE.

Outre les trois PEPR SNA dont il est copilote, IFPEN est impliqué dans les PEPR SNA Recyclage, batteries et H2, ainsi que dans les PEPR exploratoires Sous-sol bien commun, Maths-vives (Mathématiques pour le vivant, l’environnement et la société), FairCarboN (cycle du carbone), OneWater (eau bien commun), NumPEX (Numérique Hautes Performances pour l’Exascale) et DIADEM (Dispositifs intégrés pour l’accélération du déploiement de matériaux émergents).

L’appel à projets générique 2022 de l’ANR a donné lieu à quatre nouveaux projets impliquant IFPEN. Ils visent à lever des verrous scientifiques dans des domaines aussi variés que le stockage souterrain d’hydrogène, la géothermie profonde avec co-production de lithium dans le rift rhénan, le refroidissement liquide de moteurs électriques et l’optimisation topologique des batteries à base de carbures de silicium. IFPEN participe par ailleurs à de nouveaux projets sélectionnés dans le cadre du programme Horizon Europe. Pour accroître la recherche dans le domaine des aquifères karstiques, l’ERC (European Research Council) a attribué en octobre 2022 une bourse Synergy à quatre co-porteurs issus d’instituts de recherche européens dont un chercheur IFPEN. La bourse permettra à cette équipe de recherche internationale et multidisciplinaire d’étudier les lois physiques qui régissent l’écoulement de l’eau et le transport des polluants dans les systèmes de grottes souterraines (aquifères karstiques). En effet, comprendre les mécanismes de formation des karsts et étudier l’impact du changement climatique sur ces aquifères représentent un enjeu important pour continuer d’alimenter en eau une grande partie de l’humanité.

• Formation des acteurs de la transition écologique

La formation, mission statutaire d’IFPEN, est assurée par IFP School, l’école de l’innovation énergétique et de la mobilité durable. Ses programmes couvrent quatre domaines : Motorisations et mobilité durable, Économie et management de l’énergie, Procédés pour l’énergie et la chimie et Géoressources et énergie.

Afin de répondre à l’évolution des besoins de l’industrie et des attentes des étudiants, IFP School adapte en permanence ses méthodes pédagogiques et ses modules d’enseignement, et entretient une dynamique multiculturelle forte au sein de ses promotions.

L’année 2022 a été marquée essentiellement par :

• La mise en place de l’enseignement d’une option dédiée à la chaîne de valeur de l’hydrogène au sein des programmes des quatre domaines couverts.

• La conception d’un module sur l’hydrogène et la mobilité et la déclinaison d’un MOOC sur la transition énergétique en une web-série, via son laboratoire des cultures digitales.

• Le renouvellement de la labellisation du Mastère Spécialisé® Groupes motopropulseurs.

• La signature d’un partenariat avec l’université de Strasbourg pour l’ouverture d’un master dans le domaine des géoressources.

• L’obtention du label de l’excellence numérique 4Digital décerné par la Conférence des grandes écoles.

• Le classement à la 4^e place du palmarès des écoles d’ingénieurs les plus engagées sur les enjeux de responsabilité sociétale dans le classement spécial RSE du label HappyIndex®AtSchool.

• La signature de trois conventions dans le cadre de la chaire d’enseignement CarMa portée par IFP School : l’une avec le MIT, la seconde avec le CNRS et la 3^e avec INRAE-AgroParisTech.

• Soutien à la compétitivité des entreprises innovantes de taille modeste

IFPEN mène une politique de soutien aux PME, ETI et start-up dans les domaines de la mobilité, de l’énergie et des éco-industries, avec l’objectif d’accélérer les projets d’innovation et de codévelopper de nouveaux produits et services. En 2022, le développement des moyens de prospection digitale a contribué à faire connaître plus largement l’offre d’accompagnement d’IFPEN. Au total, près de 300 entreprises ont pu être rencontrées. Les entreprises ayant intégré l’écosystème de PME innovantes d’IFPEN en 2022 proposent des solutions dans des domaines aussi variés que l’odorisation du gaz renouvelable, les panneaux solaires dédiés à la production d’eau potable, le traitement du phosphore dans les eaux, la digitalisation de la gestion des déchets industriels ou encore l’épuration des eaux de cale des navires.

Pour identifier des opportunités de collaboration avec des PME ou jeunes entreprises innovantes et améliorer la veille sur de nouveaux domaines, IFPEN peut compter sur un riche réseau de partenaires : incubateurs ciblés, réseaux de soutien à l’innovation ou encore réseau des Carnot. IFPEN compte aujourd’hui une dizaine de partenaires parmi les incubateurs et accélérateurs ayant une dimension nationale tels que Bpifrance par exemple. En 2022, IFPEN a d’ailleurs souscrit au fonds d’amorçage industriel métropolitain (FAIM), fonds à impacts environnemental et social des métropoles de Lyon et de Saint-Étienne.

Enfin, grâce à un dispositif d’essaimage, IFPEN accompagne également ses salariés dans leur projet d’entreprise. En 2022, une salariée a été soutenue dans la création de SO SPONGE, une entreprise qui propose une solution de régulation de l’humidité dans les serres agricoles sans consommation d’énergie.