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2016

EDITORIAL ITER: un projet extraordinaire, une aventure humaine unique Bernard Bigot

Numéro

4

ENTRETIEN AVEC Alain Bugat Président de l’Académie des technologies

ÉNERGIE

TELECOMMUNICATIONS

SIGNAL

COMPOSANTS

AUTOMATIQUE

INFORMATIQUE

Cet aperçu gratuit permet aux lecteurs ou aux futurs lecteurs de la REE de découvrir le sommaire et les principaux articles du numéro 2016-4 de la revue, publié en octobre 2016. Pour acheter le numéro ou s'abonner, se rendre à la dernière page.

ISSN 1265-6534

DOSSIER

www.see.asso.fr


EDITORIAL

R

BERNARD BIGOT

ITER: un projet extraordinaire, une aventure humaine unique

obert Aymar et Jean Jacquinot sont à la fois des personnalités exceptionnelles et de très grands scientifiques qui, au cours de ces 40 dernières années, dans les fonctions successives qu’ils ont occupées au sein de prestigieuses institutions nationales ou internationales de recherche, Commissariat à l’énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA), Joint European Torus Laboratory, « Collaboration Internationale ITER », etc. ont apporté, avec de nombreux autres, des contributions majeures aux progrès des connaissances dans le domaine de la fusion thermonucléaire des isotopes de l’hydrogène sous confinement magnétique. Ils comptent également, à la fois parmi les concepteurs du grand projet ITER – que j’ai la responsabilité de diriger aujourd’hui alors qu’il avance désormais à grands pas dans sa phase de construction à Saint-Paul-lez-Durance, en Provence – et parmi les promoteurs inlassables et convaincants les plus ardents de ce projet qui réunit aujourd’hui, pour 40 ans au moins, 35 pays représentant plus de la moitié de la population mondiale et assurant plus de 85 % du produit mondial brut annuel. C’est un grand honneur pour moi qu’ils aient accepté à la demande de la Revue de l’Électricité et de Électronique, dont je veux saluer ici l’heureuse initiative et l’en remercier, de se consacrer et de m’associer à la rédaction de cette série d’articles sur la fusion et sur le projet ITER. Les informations rassemblées dans ce numéro ont l’ambition de vous faire partager notre conviction commune de l’extraordinaire potentiel que représente cette technologie de fusion dans la perspective, avant la fin de ce siècle, d’un approvisionnement en énergie de nos concitoyens du monde entier qui sera sûr, massif, continûment programmable et sans impact sur le climat et l’environnement. Ce potentiel sera d’une durée quasi-illimitée dans le temps, à l’échelle des civilisations humaines, au vu des ressources en combustible de fusion disponibles sur Terre à l’image de ce qui existe depuis des millions d’années dans le Soleil et les étoiles. Ce dossier offrira à ses lecteurs la possibilité de découvrir les remarquables défis scientifiques et

techniques associés à la conception de cette installation de recherche en parcourant la description de ses principaux composants. C’est à la fois le potentiel unique que représente cette technologie de fusion, complémentaire des énergies renouvelables, et la nécessaire taille et complexité de cette indispensable installation en vue de l’optimisation et de la démonstration de faisabilité industrielle de cette technologie, qui expliquent l’engagement actuel conjoint de la Chine, de la Corée du Sud, de l’Inde, du Japon, de la Fédération de Russie, de l’Union Européenne et des Etats Unis dans le cadre de l’accord International ITER signé le 21 novembre 2006 à Paris, il y a cette année 10 ans. Cette revue est une certaine manière de célébrer cet anniversaire et de donner rendez-vous dans moins de 10 ans maintenant pour le premier plasma désormais programmé en décembre 2025, jalon majeur sur la route qui devrait mener en 2035 aux premières expériences de fusion à pleine puissance produisant 500 MW thermique avec un facteur de rendement de la machine d’une valeur objectif égale ou supérieur à 10 entre les énergies injectée et récupérée. C’est dans l’histoire de cette extraordinaire aventure humaine qui porte le nom d'ITER, « la voie », que nous vous invitons à découvrir pour vous permettre d’en comprendre les ressorts, d’en apprécier les progrès, de juger de la pertinence de l’extraordinaire investissement de recherche qu’elle représente, et pourquoi pas de vous donner l’envie d’y participer personnellement... Je voudrais pour conclure rendre un hommage appuyé à tous ceux qui, dans le monde entier ont contribué ou contribuent actuellement, sans ménager leurs efforts, pour que ce « rêve » d’une source d’énergie propre et quasi inépuisable devienne bientôt réalité. Qu’ils en soient chaleureusement remerciés.

Bernard Bigot Directeur général de ITER Organization

REE N°4/2016 Z 1


sommaire Numéro 4 

1

EDITORIAL ITER : un projet extraordinaire, une aventure humaine unique Par Bernard Bigot

2 4

p. 1

6 7 8 9 10 12 14

SOMMAIRE FLASH INFOS TransActive grid : une plate-forme d’échange pour microgrid fondée sur la chaîne de blocs Un stockage sous-marin d’énergie électrique expérimenté au Canada Le lithium-O2, futur successeur du lithium-ion ? Des gaines en nanotubes de carbone pour rendre les câbles coaxiaux plus légers Pierre de Fermat au secours de la 5G Le principe d’équivalence observé au « Microscope » Origine de l’eau : Rosetta relance le débat Réalisation et test de la variante Kitaev de l’algorithme de Shor

20 ACTUALITÉS 23

Lancement par la Chine d’un satellite “quantique” Les radiocommunications à ondes millimétriques arrivent à maturité

26 A RETENIR Congrès et manifestations

28 VIENT DE PARAÎTRE

p. 30

La REE vous recommande

30 LE GRAND DOSSSIER La fusion thérmonucleaire et le projet ITER Introduction Par Jean Jacquinot, Robert Aymar et Bernard Bigot

34

La fusion thermonucléaire Enjeux, principes, réalisations

44

Le projet ITER - Objectifs, choix des paramètres et état du projet

Par Jean Jacquinot p. 105

p. 131

Photo de couverture : 304A SOHO/EIT Image of the chromospheric network (NASA/ESA).

2 ZREE N°4/2016

Par Robert Aymar, Bernard Bigot et Jean Jacquinot


l al

/ C 0 IP S/ ves 20 SP Dri A. 3

56

H

État de l’ART et ATO

Un site et une logistique exceptionnels Par Erwan Duval

65

La distribution ĂŠlectrique du site et les alimentations ĂŠlectriques de puissance Par JoĂŤl Hourtoule

76

Les aimants supraconducteurs d’ITER Par Paul Libeyre

85

ITER : vide et cryogĂŠnie

97

La chambre vide - Fonctions et matĂŠriaux

Par Eric Fauve et David Grillot

v

Par Jean-Marc Martinez

105 GROS PLAN SUR‌ L’Internet des objets Deux technologies clÊs : les rÊseaux de communication et les protocoles Par Jean-Pierre Hauet

117 RETOUR SUR... Les Wi-Fi Par Thierry Letertre

131 ENTRETIEN AVEC... Les technologies existent, il faut savoir les utiliser Par Alain Bugat

136 ENSEIGNEMENT & RECHERCHE L’Institut franco-chinois de l’Ênergie nuclĂŠaire (IFCEN) : une “success storyâ€? qui valorise l’enseignement supĂŠrieur français en Chine Par Jean-Marie Bourgeois-Demersay

Echos de l’enseignement supÊrieur Par Alain Brenac

SÊrie ATO Transformateurs de courant ouvrants  Compacts, auto-alimentÊs  Diamètres intÊrieurs de 10 et 16 mm  PrÊcision de classe 1 et 3  FrÊquence de fonctionnement : 50/60 Hz

SĂŠrie ART Boucle de Rogowski unique, fine et       Tension nominale d’isolation : 1 kV    PrĂŠcision de classe 1.0.          Trou de passage du sceau de sĂŠcuritĂŠ de 2 mm  Ecran ĂŠlectrostatique

www.lemcity.com At the heart of Smart Cities.

143 LIBRES PROPOS Le principe de prÊcaution : une passion française Par William Dab

146 SEE EN DIRECT La vie de l'association

REE N°4/2016 Z 3


FLASHINFOS

On peut évidemment songer à faire appel à un tiers

TransActive grid : une plate-forme d’échange pour microgrid fondée sur la chaîne de blocs Le concept de microgrid soulève un intérêt grandissant. Il repose sur l’idée que les réseaux publics de trans-

de confiance pour assurer la gestion du microgrid et un métier d’opérateur local pourra se développer. Toutefois l’objectif d’autonomie et d’indépendance n’est pas dans ce cas atteint et la césure par rapport au modèle traditionnel n’est pas totalement faite.

port et de distribution ne pourront plus à l’avenir se déve-

Dans ce contexte, la solution en cours d’expérimenta-

lopper de façon suffisante pour assurer la satisfaction de

tion dans une rue de Brooklyn à New-York par TransActive

tous les besoins électriques et que le système électrique

Grid retient l’attention. TransActive Grid est un joint-venture

de demain sera, au moins pour partie, un système de

créé pour les besoins du projet entre les société LO3 Energy

proximité dans lequel l’énergie produite localement sera

et ConsenSys. La première est un développeur de projet

consommée localement moyennant un transit minimal

dans le domaine des énergies renouvelables, la seconde un

sur les réseaux publics.

développeur d’outils et d’applications utilisant le principe de

L’économie de réseaux n’est pas le seul moteur de

la blockchain (chaîne de blocs) et reposant plus spécifique-

ce concept : le microgrid est censé répondre à un désir

ment sur la plate-forme développée par la fondation suisse

de décentralisation et d’autonomie ainsi qu’à la volonté

Ethereum en crowd funding à partir de 2014.

de développer les ressources locales, en règle générale renouvelables et souvent intermittentes.

Le Brooklyn Microgrid est en soi très modeste. Cinq producteurs équipés de panneaux solaires d’un côté de

Des expériences de microgrids sont menées aux

President Street sont mis en relation avec cinq consom-

Etats-Unis mais aussi en Europe. La loi du 17 août 2015

mateurs potentiels de leur énergie excédentaire (figure 1).

sur la transition énergétique ouvre dans son article 119

L’ensemble forme un petit marché fonctionnant de façon

la possibilité pour les collectivités territoriales, en asso-

décentralisée et autonome.

ciation avec des producteurs et des consommateurs, de proposer au gestionnaire du réseau public de distribution d’électricité la réalisation d’un service de flexibilité local sur des portions de ce réseau. Il s’agit en quelque sorte d’étendre au niveau du quartier et du territoire la notion d’autoconsommation que le Gouvernement souhaite encourager et pour laquelle une ordonnance a été promulguée le 27 juillet dernier. Mais le problème n’est pas simple car hormis le cas des sites isolés, le microgrid doit s’interfacer avec le réseau public, notamment pour assurer la continuité dans la desserte.

Figure 1 : Le micromarché de President Street à Brooklyn. C’est évidemment la démonstration de principe qui est intéressante.

Il faut que cet interfaçage ait un intérêt mutuel et qu’en parti-

Dans le système mis en place par TransActive Grid,

culier le microgrid réduise l’empreinte énergétique du quarr

tous les acteurs sont équipés de compteurs intelligents

tier vis-à-vis du réseau national sans générer de contraintes

capables d’enregistrer les flux d’électricité au pas de 15 mi-

additionnelles pendant les périodes les plus critiques. Il est

nutes. Les échanges d’électricité sont représentés par des

clair que le développement de moyens de stockage jouera

jetons électroniques cryptés. Ces jetons sont proposés par

un rôle important dans la recherche de solutions.

les producteurs disposant d’excédents et souscrits par les

Mais le microgrid doit être aussi administré. Il faut ima-

consommateurs intéressés sur une plate-forme électro-

giner des mécanismes d’échange permettant d’organiser

nique développée par Consensys dont l’interface homme-

de façon fiable et rigoureuse l’autoconsommation à une

machine est encore, il est vrai, sommaire (figure 2).

maille plus large que le logement individuel de façon à

Mais c’est là cependant l’intérêt majeur du projet qui,

permettre à un producteur installé dans le périmètre du

au lieu de reposer sur une architecture usuelle centralisée,

microgrid de valoriser l’électricité qu’il ne consomme pas,

décentralise la gestion du système vers les participants, la

en la cédant aux sites de consommation situés dans le

mutualise et la sécurise en utilisant le principe de la chaîne

même périmètre ou à défaut en renvoyant l’énergie excé-

de blocs. Dans ce système, utilisé à grand échelle par les

dentaire sur le réseau public.

monnaies numériques cryptées du type Bitcoin, les tran-

4 Z REE N°4/2016


FLASHINFOS

du système Bitcoin) ce qui permet de valider et d’enregistrer en temps quasi-réel les transactions de façon fiable et inviolable. L’encadré 1 donne un aperçu de ce concept et de la plate-forme développée par Ethereum. Dans le cas de New-York, les participants au TransActive Grid peuvent récupérer les RECs (Renewable Energy Certificates), aussi connus comme Green tags, attachés à la production d’électricité d’origine renouvelable. Ces RECs sont négociables et constituent une incitation financière au bénéfice des participants qui, en France, viendrait se substituer au tarif de rachat des kWh par le fournisseur. D’aucuns considèrent que le concept de la chaîne de blocs, étendu du domaine financier à celui des échanges Figure 2 : Interface de transaction mise à disposition des participants.

d’électricité, peut être à l’origine d’un nouveau modèle d’affaires pouvant modifier de façon substantielle la façon

sactions sont supportées par une plate-forme distribuée, à

dont fonctionnent aujourd’hui les infrastructures de pro-

la mise à jour de laquelle les abonnés peuvent participer

duction et de distribution de l’électricité. ■

de façon active en étant rétribués (ce sont « les mineurs »

JPH

Aperçu sur la chaîne de blocs et Ethereum La chaine de blocs est un concept défini en 2008 par Satoshi Nakamoto1 qui repose sur la répartition entre un grand nombre d’acteurs de la gestion de transactions qui, dans un modèle traditionnel, seraient gérées de façon centralisée par un opérateur responsable de l’ensemble (par exemple une banque). La première application a été la création de la crypto-monnaie Bitcoin utilisée pour le paiement numérique. Dans le système de chaîne de blocs, les ordinateurs individuels des « mineurs » (les nœuds) participent à la mise à jour d’une base de données unique, globale et publique, partagée entre tous. Dès qu’un nœud a connaissance d’une transaction, il la valide et met à jour le registre. Les transactions sont regroupées par blocs dûment répertoriés. Les blocs sont validés par une procédure complexe dénommé « preuve de travail ». Les nœuds sont rémunérés pour ce travail de « minage » qui implique la mise à disposition d’une puissance de calcul et une certaine consommation d’énergie. Ils ne reçoivent pas d’argent mais sont payés en crypto-monnaie, le Bitcoin ou, dans le cas de la chaîne Ethereum, l’Ether (ETH). L’ETH, comme le bitcoin, est négociable sur des places de marché traitant les crypto-monnaies telles que Poloniex 2. Fin juillet 2016, il était coté aux environs de 10 euros. La chaîne de blocs est en somme un grand livre de comptes, un tableau Excel géant dans lequel on entre les données que l’on souhaite, auquel tout le monde a accès et que les mineurs se chargent de mettre à jour de façon coopérative. Cette chaîne de blocs comprend l’historique de l’ensemble des opérations réalisées sur la base. Cela permet d’éviter que quelqu’un ne puisse modifier cet historique et de pouvoir reconstituer à n’importe quel moment et ad vitam eternam les différentes opérations effectuées par les utilisateurs. Pour altérer la base, il faudrait altérer simultanément plus de 51 % des ordinateurs participant à un instant donné. Il est à noter que, fonctionnant depuis 2009, la blockchain Bitcoin n’a jamais été corrompue par une attaque informatique. Par contre, des vols de Bitcoins ont eu lieu à plusieurs reprises sur des sites insuffisamment protégés. La chaîne de blocs Ethereum V1.0 a été déployée en mars 2016. De nombreux développeurs y travaillent et des applications diversifiées voient le jour. 1

Satoshi Nakamoto est en fait un nom d’emprunt choisi par le groupe de personnes qui ont conçu et développé le Bitcoin. On ne sait pas qui se cache derrière ce pseudonyme. 2 Il est à noter que le 20 juillet 2016 la chaîne Ethereum à la suite d'une cyberattaque, a dû être scindée en deux et qu’il existe désormais deux monnaies l’ETH et l’ETC. Le lecteur pourra se rendre sur le site www.ethereum-france.com pour plus de précisions. Encadré 1.

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FLASHINFOS

la production d’électricité. A cet égard, la solution mise

Un stockage sous-marin d’énergie électrique expérimenté au Canada

en œuvre par la société Hydrostor à Toronto (Canada) et expérimentée par Toronto Hydro mérite d’être soulignée.

Le stockage de l’énergie électrique est, comme cha-

Cette solution consiste à envoyer l’air comprimé pen-

cun sait, l’un des défis majeurs de la transition énergé-

dant les heures creuses dans des ballons immergés à

tique. La REE y a consacré un dossier complet dans son

2,5 km du rivage dans le lac Ontario. Ces ballons sont

numéro REE 2013-3 auquel le lecteur pourra se référer.

accrochés à une plate-forme lestée immergée à 55 m

L’une des techniques envisagées est celle du stockage

de profondeur et reliée au rivage, où sont situées les ins-

par air comprimé ou CAES (Compressed Air Energy

tallations fixes, par une canalisation forée en utilisant les

Storage) qui consiste à comprimer de l’air pendant les

techniques de forage horizontal utilisées par l’industrie

heures creuses et à l’injecter dans des cavités, générale-

pétrolière (figures 1 et 2).

ment souterraines, afin de pouvoir le réutiliser pendant

L’air est comprimé à une pression légèrement supé-

les heures de pointe pour actionner une turbine produi-

rieure à la pression de l’eau au niveau de la plate-forme

sant de l’électricité. Cette forme de stockage a été expéri-

(soit 5,5 bars environ dans le cas de l’expérimentation)

mentée à Huntorf (290 MW) en Allemagne et à McIntosh

afin de pouvoir déplacer dans l’eau les ballons accumu-

(110 MW) aux Etats-Unis. Un stockage plus important,

lateurs. A la détente, la pression de l’eau refoule l’air vers

pouvant aller jusqu’à 2 700 MW de puissance restituée, a

la turbine. La chaleur est récupérée et stockée lors de

également été étudié à Norton . Dans une version amé-

la compression afin de pouvoir réchauffer l’air avant la

liorée, la chaleur générée durant la compression est stoc-

détente. De la chaleur additionnelle peut être injectée.

kée dans un régénérateur soigneusement isolé afin de

Hydrostor estime que le rendement du système se situe

réchauffer l’air envoyé dans la turbine de détente. Ce type

entre 60 et 80 %.

1

de stockage adiabatique pourrait faire l’objet d’une réali-

La puissance typique des installations projetées est

sation en Allemagne, dans le cadre du projet européen

de 5 MW pour une capacité stockée de 6 MWh. Mais le

ADELE piloté par RWE. La technique des CAES a toutefois du mal à se développer pour des raisons de coûts d’investissement et de rendement. Elle est concurrencée en outre par les stockages hydrauliques du type STEP (stations de transfert d’énergie par pompage turbinage) dont l’usage est beaucoup plus répandu, en France en particulier où 5 100 MW sont installés et répartis entre sept sites. Il reste que les énergies renouvelables intermittentes vont exiger de recourir à des capacités accrues de stockage si l’on veut accroître leur taux de pénétration dans 1

Pour plus d’informations sur ces deux stockages, le lecteur pourra se reporter au rapport de l’INERIS disponible à l’adresse http:// www.ineris.fr/centredoc/rapport-caes-v7-unique-1453211310.pdf

Figure 1 : Positionnement de l’installation pilote au large de Toronto. Source : Hydrostor.

Figure 2 : Schéma de principe de l’installation – Source : Hydrostor.

6 Z REE N°4/2016


ACTUALITÉS

Lancement par la Chine d’un satellite « quantique »

Figure 1 : Vue d’artiste montrant le projet de transmission de clés entre deux stations sol et le satellite de la mission QUESS. programmer le chiffrement et d’offrir un grand éventail de La mission Quantum Experiment at Space Scale (QUESS) a été lancée le 16 août 2016 à 1h40, heure locale du centre de lancement Jiuquan au nord de la Chine. Le satellite, appelé Mozi (ou Micius) du nom d’un philosophe chinois, doit démontrer la faisabilité des communications quantiques entre l’espace et la Terre et tester l’intrication de photons sur des distances sans précédent jusqu’à présent. Le programme QUESS résulte d’une collaboration entre l’Académie chinoise des sciences et l’Académie autrichienne des sciences.

choix et une grande rapidité. Ces caractéristiques ont fait de la clé de chiffrement l’élément le plus important de la chaîne de chiffrement mais aussi le point faible potentiel. Les travaux de Shannon ont ainsi démontré en 1948 qu’un chiffrement ne pouvait être parfaitement sécurisé qu’à la condition que la clé soit de même taille que la donnée et ne soit utilisée qu’une seule fois. La fabrication des clés et leur gestion devinrent rapidement un problème crucial au fur et à mesure que le nombre de transactions à sécuriser augmentait. Le concept de distribution de clés apparut alors comme une solution à ce problème. Et pour le résoudre, les chercheurs développèrent une méthode de transmission de clés dite « asymétrique », dans laquelle la clé de chiffrement et

Rappels sur les techniques de chiffrement : l’apport de la cryptographie quantique

la clé de déchiffrement sont des nombres différents. Un émetteur garde secrète sa clé de déchiffrement appelée

De tout temps le chiffrement des messages a été utili-

« clé privée » mais peut diffuser à tout le monde sa clé de

sé pour transmettre des données secrètes. Différentes mé-

chiffrement appelée « clé publique », ce qui permet d’éviter

thodes ont été imaginées avec bien sûr, face à elles, le risque

les échanges de clés devant rester secrètes. A la fin des an-

de voir percé le secret des données. Avec l’arrivée de l’infor-

nées 70, un groupe de trois chercheurs, Rivest, Shamir et

matique, le chiffrement est devenu électronique. Les don-

Adleman, proposa une solution algorithmique permettant

nées à chiffrer devinrent des bits et les lettres de l’alphabet

de mettre en œuvre le concept de clé asymétrique, connue

furent converties en binaire selon divers protocoles. Un grand

sous l’acronyme RSA, qui est, depuis cette date, l’une des

apport des calculateurs électroniques a été la possibilité de

bases du chiffrement asymétrique classique.

20 ZREE N°4/2016


ACTUALITÉS

Toutefois les systèmes asymétriques risquent de ne pas

lors de l’expérimentation effectuée par l’équipe de Nicolas Gi-

rester inviolés indéfiniment. S’ils venaient à être craqués, il

sin à Genève. En parallèle, Philippe Granger a étudié non plus

faudrait imaginer d’autres solutions et c’est là que la crypto-

des photons uniques mais des états cohérents de la matière

graphie quantique peut intervenir. Celle-ci consiste à utiliser

qui pouvaient être détectés par des photodiodes. Mais à ce

les propriétés de la physique quantique pour établir des pro-

stade la transmission par fibre semblait avoir atteint ses limites

tocoles de chiffrement qui permettent d’atteindre des niveaux

du fait de l’atténuation des lignes et il s’avérait impossible prati-

de sécurité qu’on ne peut atteindre par la cryptographie clas-

quement de dupliquer des états cohérents pour les réémettre.

sique. Cette technique est particulièrement bien adaptée à la

C’est ainsi que les spécialistes de cryptographie quantique se

distribution quantique de clés secrètes (QKD: quantum key

sont tournés vers la transmission en air libre.

distribution) entre deux interlocuteurs distants, tout en assurant la sécurité totale de la transmission grâce à l’utilisation de paires de photons intriqués, c’est-à-dire qui possèdent des

Distribution de clés quantiques via des satellites

propriétés physiques qui restent corrélées quelle que soit la

Dans les années 2000, l’intérêt s’est donc porté vers les

distance pouvant s’établir entre des photons « jumeaux ». Cette

communications optiques en air libre en menant des expé-

technologie permet à coup sûr de savoir si la clé a été intercep-

riences au sommet des montagnes, là où les perturbations

tée lorsqu’elle a été distribuée et donc de revenir sans risque à

atmosphériques sont moins élevées qu’au sol pour la trans-

des systèmes symétriques.

mission de clés. Les moyens de transmission et de réception

Le premier protocole de cryptographie quantique proposé

sont devenus alors le laser et le télescope. Des impulsions

en 1984 par Charles Bennet et Gilles Brassard, connu sous

laser très atténuées sont utilisées comme sources de pho-

le terme de BB84, s’appuie sur quatre états de polarisation.

tons. Par rapport aux fibres optiques, la transmission dans

Les émetteur et récepteur du message utilisent un canal de

l’atmosphère présente l’avantage d’une moindre absorption

transmission quantique par lequel ils s’échangent des photons

et de l’absence de biréfringence ce qui permet un maintien

polarisés en parallèle avec un canal public. L’intercepteur, s’il

de la polarisation. Elle est toutefois soumise aux conditions

existe, peut intercepter le canal quantique et le canal public.

météorologiques et autres causes de turbulences atmosphé-

Le canal public sert à échanger les séquences des choix de

riques et bien sûr sensible à l’interposition d’obstacle sur la

polarisation des photons. En premier lieu, l’émetteur envoie

ligne de visée. L’utilisation de satellite en orbite basse – entre

une série de photons de polarisation aléatoire. Le récepteur

500 et 2 000 km – constitue l’une des solutions pour remé-

reçoit les photons et choisit au hasard l’une des polarisations.

dier à ces inconvénients.

Il indique ensuite publiquement quel type de mesure il a eff

Plusieurs expériences de validation de ces principes ont

fectué mais sans révéler le résultat de la mesure. L’émetteur

été réalisées ces dernières années. En 2005, C.-Z. Peng et

lui répond pour chaque cas s’il est bien en conformité avec le

ses collègues ont rapporté la première distribution de paires

récepteur et se trouve alors en possession d’une clé secrète.

de photons intriqués sur une distance de plus de 13 km,

Si l’intercepteur, qui connait les filtres utilisés par le récepteur,

au-delà de l’épaisseur effective de l’aérosphère. C’était une

intercepte un photon, il a une chance sur deux de perturber

première étape importante vers la communication quantique

le message en faisant une mauvaise mesure mais il est aus-

globale par satellite car elle a montré que l’intrication des

si dans l’incapacité d’effectuer la mesure une deuxième fois.

photons émis se maintenait après la propagation dans l’at-

L’interception est prouvée de manière probabiliste si le taux

mosphère malgré les turbulences.

d’erreur excède une certaine valeur. On remarquera que, dans

En 2007, deux expériences ont été réalisées dans les îles

sa version la plus simple, le protocole BB84 ne requiert pas

Canaries dans le cadre d’une collaboration européenne de

de photons dans des états intriqués ou superposés. Si des

plusieurs laboratoires spécialisés. La distribution quantique

photons dans des états intriqués sont utilisés, récepteur et in-

de clés était réalisée selon le protocole BB84 au moyen

tercepteur n’ont accès qu’au deuxième photon mais n’importe

de photons intriqués, et en utilisant une technique dite des

quelle mesure de ce dernier détruit l’intrication.

« états leurres »1. La transmission a été réalisée en espace

Beaucoup de progrès ont été faits depuis le premier pro-

libre sur une distance de 144 km, reliant La Palma à Tenerife.

tocole BB84. A la fin des années 90, des dispositifs pouvant

Pour ces expériences, la station sol de l’Agence spatiale euro-

transmettre des clés secrètes à un débit de l’ordre du kbit/s

péenne, conçue pour l’étude des communications optiques

dans des fibres optiques ont été commercialisés. A la fin des

standard entre les satellites et la Terre, a été adaptée aux

années 2000, une nouvelle génération de produits a été mise au point en utilisant des détecteurs supraconducteurs. La transmission des clés a atteint alors une distance de 250 km

1

La technique des états leurres (decoy states) consiste à utiliser des sources multiphotons à niveaux d’intensité différents qui permettent d’augmenter la longueur de transmission sans altérer son intégrité.

REE N°4/2016 Z 21


ACTUALITÉS

et il présente de grandes similitudes avec le programme

dizaine d’années. Depuis longtemps la Chine a mis en place

chinois à ceci près que le programme européen utilise la

de nombreux laboratoires de recherche spécialisés dans l’ex-

station spatiale internationale au lieu d’un satellite. On no-

ploitation de la cryptographie quantique pour développer un

tera l’implication dans ces deux programmes du laboratoire

chiffrement hyper-sécurisé. Face aux expérimentations pré-

d’Anton Zeilinger de Vienne ce qui montre la volonté des

vues en Europe avec l’ISS dans ce domaine, il existait de

Chinois de collaborer avec l’Europe tout en restant maître

fortes probabilités que ce pays développe son propre pro-

d’œuvre du programme d’expérimentation à bord de leur sa-

gramme en s’appuyant sur un satellite d’émission lancé de-

tellite dit « quantique ».

puis le sol chinois afin de ne pas se faire distancer au plan international. Ceci n’exclut pas d’ailleurs des interactions,

Conclusion Le lancement du satellite chinois s’inscrit dans les expérimentations de distribution de clés quantiques dans l’air et

voire des recherches en commun avec d’autres programmes spatiaux comme le montre la collaboration entamée avec un laboratoire autrichien. Q

Marc Leconte

dans l’espace qui se sont développées depuis une bonne

Les radiocommunications à ondes millimétriques arrivent à maturité L’encombrement du spectre électromagnétique, tout par-

fréquence de résonance de la molécule O2 et sont sévère-

ticulièrement, dans les fréquences les plus faciles d’utilisa-

ment atténués. La vapeur d’eau présente également des pics

tion, est un obstacle au développement des nouvelles appli-

d’absorption, quoique plutôt entre 20 et 30 GHz. Les ondes

cations des radiocommunications. Par ailleurs, les utilisateurs

millimétriques sont donc a priori limitées aux transmissions à

sont de plus en plus friands de fréquences libres qui évitent

courte distance, typiquement sur des distances inférieures à

d’avoir à souscrire un contrat de licence auprès des autorités

1 km. Cependant, les inconvénients peuvent constituer des

compétentes et permettent de mettre sur le marché des pro-

avantages : la forte atténuation rend plus facile la réutilisation

duits d’usage universel dès lors que les bandes de fréquence

des fréquences et la propension à la diffusion et à la dif-

se trouvent suffisamment ouvertes dans le monde.

fraction des ondes multiplie les chemins de propagation et

Dans les Actualités de la REE 2016-3, nous avons évoqué

ouvre la voie à l’usage de technologies MI-MO. Les courtes

l’élargissement envisagé en Europe et en France de la bande

longueurs d’onde permettent de réaliser de petites antennes

libre des 865-868 MHz afin de donner de nouvelles possi-

en plus grand nombre, avec des faisceaux plus étroits.

bilités de développement aux RFID et à l’Internet des objets. Dans le présent article, nous appelons l’attention de nos

L’organisation des fréquences

lecteurs sur le potentiel offert par la bande EHF (Extrême-

La bande des 60 GHz est à présent reconnue comme une

ment haute fréquence) allant de 30 à 300 GHz, qui corres-

bande libre d’accès dans la plupart des pays, avec une largeur

pond à des longueurs d’onde de 1 à 10 mm. Cette bande

comprise entre 5 et 9 GHz qui dépend des réglementations

est aujourd’hui utilisée pour des applications relevant des

locales.

domaines militaires, de l’astronomie et de la sécurité (scree-

Le tableau 1 donne un extrait du tableau annexé à la dé-

ning des passagers dans les aéroports). Elle offre pour les

cision Arcep 2014/1263 du 6 novembre 2014 qui intègre

radiocommunications des ressources en bande passante très

les décisions les plus récentes prises au niveau européen,

importantes qui permettent notamment d’envisager le dé-

notamment la décision d’exécution de la Commission

veloppement de nouvelles technologies de transmission en

2013/752/UE du 11 décembre 2013 relative à l’harmoni-

ultra-large bande.

sation du spectre radioélectrique en vue de l’utilisation de

Mais l’utilisation des ondes millimétriques se heurte à de

dispositifs à courte portée.

grosses difficultés. Il faut bien évidemment disposer de com-

Aux Etats-Unis, la FCC (Federal Communications Commis-

posants électroniques présentant la dynamique nécessaire

sion) a étendu le 18 juillet 2016 la bande libre 57-64 GHz

– c’est un point sur lequel nous revenons ci-après –, mais

jusqu’à 71 GHz.

il faut également composer avec la forte atténuation par les

Selon les pays, des fréquences à des niveaux divers

murs, les feuillages et les gaz de l’atmosphère. En particulier,

peuvent être concédées sous licence pour les applications

les signaux aux alentours de 60 GHz correspondent à une

de radiocommunications et en particulier pour la 5G. Ainsi,

REE N°4/2016 Z 23


ACTUALITÉS

Bande de frĂŠquences

CatĂŠgorie de dispositifs

Limite de puissance /d'intensitĂŠ de champ / de densitĂŠ de puissance

57-64 GHz

Dispositifs Ă courte portĂŠe non spĂŠciďŹ ques

100 mW PIRE, puissance ĂŠmise maximale de 10 dBm et densitĂŠ spectrale maximale de 13 dBm/MHz PIRE.

57-66 GHz

Dispositifs de transmission de donnĂŠes Ă large bande

40 dBm PIRE et une densitĂŠ de PIRE de 13 dBm/MHz

Paramètres supplÊmentaires

Autres restrictions d'utilisation

Doivent être utilisÊes des techniques d’accès au spectre et d’attÊnuation des interfÊrences au moins aussi performantes que celles dÊcrites dans les normes harmonisÊes adoptÊes en vertu de la directive 1999/5/CE.

Les installations extĂŠrieures ďŹ xes sont exclues.

Tableau 1 : Extrait du tableau de l’annexe 1 à la dÊcision Arcep 2014/1263 du 6 novembre 2014.

aux Etats-Unis, les bandes 37-38,6, 38,6-40, 71-76, 81-86

cessaire. Dans ces conditions le recours Ă des solutions par

et 92-95 GHz, qui ne souffrent pas de l’absorption par l’O2,

ondes millimĂŠtriques, dans la bande des 60 GHz ou au-des-

donnent ainsi lieu Ă licence par la FCC.

sus est envisagĂŠ.

Wi-Fi 802.11ad et rĂŠseaux 5G

L’arrivÊe de nouveaux composants

Aujourd’hui deux applications principales des ondes mil-

Le dÊveloppement au stade du prototype ou l’arrivÊe sur

limĂŠtriques se dessinent dans le domaine des radiocommu-

le marchĂŠ de nouveaux composants destinĂŠs aux ondes mil-

nications :

limÊtriques ont fait l’objet rÊcemment de plusieurs annonces.

sLES LIAISONS MULTIMĂ?DIA ĂŒ TRĂ’S HAUT DĂ?BIT ET ĂŒ TRĂ’S COURTES

Nous avons retenu deux d’entre elles.

distances, dans le cadre du WI-Fi IEEE 802.11ad ;

La première est l’annonce par le centre de recherches

sLES LIAISONS POINT ĂŒ POINT DE hBACKHAULv1 entre stations de base des futurs rĂŠseaux 5G.

belge imec à Louvain et par l’universitÊ libre de Bruxelles (Vrije University) d’un chip dÊveloppÊ en technologie CMOS

Le Wi-Fi 802.11ad, promu sous le nom commercial de

28 nm assurant l’Êmission et la rÊception des ondes à 60 GHz

WiGig, est un standard approuvĂŠ en octobre 2012 mais ap-

ETDESTINĂ?SOITAU7I'IG SOITAUXAPPLICATIONSDEhBACKHAULv

paru commercialement seulement dĂŠbut 2016. Il utilise la

Ce chip de 7,9 mm2 a ĂŠtĂŠ validĂŠ IEEE 802.11ad sur une dis-

bande des 60 GHz (57 Ă 66 GHz en Europe) et est destinĂŠ

tance de 1 m. Il comporte un faisceau de quatre antennes

au monde du multimedia. Tout en utilisant une puissance

accordables aďŹ n de rĂŠaliser le beamforming et permet un

e

maximale à l’Êmission de seulement 10 mW (le 1/10 du Wi-

dĂŠbit de transmission de 4,62 Gbit/s. Il consomme 630 mW

Fi 802.11ac), ce standard vise les très hauts dĂŠbits (jusqu’Ă

en ĂŠmission et 431 mW en rĂŠception Ă 0,9 V.

6,76 Gbit/s) mais sur de très courtes distances (moins de

L’autre annonce vient du Japon et a trait au dÊvelop-

10 m) et à l’intÊrieur d’une seule pièce (les ondes à 60 GHz

pement par le Tokyo Institute of Technology et par les

ne pouvant traverser les murs). Le dĂŠbit de plusieurs Gbit/s

Fujitsu Laboratories d’un transmetteur capable de traiter

est obtenu en utilisant de larges canaux de 2,16 GHz et les technologies multi-antennes de beamforming. ,EPROBLĂ’MEDUhBACKHAULvENTRELESSTATIONSDEBASEDES rĂŠseaux mobiles et le cĹ“ur de rĂŠseau est diffĂŠrent. Le rĂŠseau 5G vise Ă offrir aux usagers de très hauts dĂŠbits qui nĂŠcessiteront un rĂŠseau très dense de petites cellules. La connexion entre elles de ces petites cellules par un rĂŠseau DEhBACKHAULvPOSEPROBLĂ’MEDANSLAMESUREOĂĄLASOLUTION traditionnelle par ďŹ bres optiques se heurte Ă  des difďŹ cultĂŠs pratiques de mise en Ĺ“uvre et n’offre pas la exibilitĂŠ nĂŠ1

En tĂŠlĂŠphonie mobile, les rĂŠseaux de ÂŤ backhaul Âť servent Ă rapatrier l’information depuis les stations de base vers le cĹ“ur de rĂŠseau. Les ďŹ bres optiques ou les faisceaux hertziens sont largement utilisĂŠs. Il n’existe pas de traduction satisfaisante du terme ÂŤ backhaul Âť en français. Les canadiens utilisent le vocable ÂŤ rĂŠseau d’amenĂŠe Âť mais cette appellation reste peu usitĂŠe.

24 ZREE N°4/2016

Figure 1 : Chip 60 GHz à quatre antennes dÊveloppÊ par l’imec et l’UniversitÊ libre de Bruxelles – Source : imec.


ACTUALITÉS C U S

Figure 2 : Chip et module dÊveloppÊs par le Tokyo Institute of Technology et par les Fujitsu Laboratories – Source : Fujitsu.com.

Figure 3 : SchĂŠma de principe du fonctionnement de l’Êmetteur-rĂŠcepteur en ultra large bande – Source : Fujitsu.com. des signaux dans des bandes de frĂŠquence supĂŠrieures Ă

Au niveau du chip, le signal est dĂŠcomposĂŠ en deux

72 GHz et ayant dĂŠmontrĂŠ en laboratoire, sur une distance

parties, chacune dans diffĂŠrentes bandes de frĂŠquence :

de 10 cm, un dĂŠbit de 56 Gbit/s, ce qui constitue un re-

72-82 GHz et 89-99 GHz. Cette approche permet de mo-

cord mondial. Le chip, dĂŠveloppĂŠ en technologie CMOS et

duler le signal sur une ultra large bande de 20 GHz tout en

le module qui l’incorpore (ďŹ gure 2), comportent deux tech-

gardant les mĂŞmes performances que celles obtenues par

nologies-clĂŠs :

les systèmes existants de modulation sur 10 GHz (ďŹ gure 3).

s DUNEPARTUNCIRCUITDĂ?MISSIONRĂ?CEPTIONĂŒULTRALARGEBANDE 

Fujitsu prĂŠvoit la mise en Ĺ“uvre de ces solutions dans

s DAUTREPARTUNEINTERFACECAPABLEDERĂ?ALISERENULTRA LARGE

les systèmes de tÊlÊphonie cellulaire de 5e gÊnÊration aux

bande la connexion entre le circuit imprimÊ et l’antenne en

environs de 2020. Q

forme de guide d’onde cylindrique.

Jean-Pierre Hauet

 L’ÉTAT ÉTAT DE DE L’ART L’A L’ LA ART AR ART RT ET ET LA LA MAÎTRI M MA AÎÎT AÎ TRIS SE E MAÎTRISE FABRICATION DES D DE ES PROCÉDÉS PROCÉDÉS DE PR DE LA LA FABRICAT FABRICA FFA AB BR RIC CATION IO ON N DES C DES CARTES AR A RTES É RT ÉLECTRONIQUES ÉLECTRONIQU ECT ECTRONI CTR TRON NIIQUE UES S ( DE DE LA LA CONCEP CONCEPTION CON EPT PTION TIO ION ON JUSQU’AU JU JU US S TE EST ST T) TEST

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REE N°4/2016 Z 25


LE GRAND DOSSIER

Introduction

L’Ênergie de fusion thermonuclÊaire de l’hydrogène               

Le choix d’une poli-

supplĂŠmentaire est,

tique

ĂŠnergĂŠtique

à l’Êchelle mondiale,

adaptĂŠe aux besoins

satisfaite dans une

des

des

très large mesure par

siècles à venir est

sociĂŠtĂŠs

un recours croissant

plus que jamais Ă

aux

l’ordre du jour. Un

fossiles, en particu-

rapport rĂŠcent de la Banque

mondiale

[1] indique que glo-

Jean Jacquinot Iter Organisation

Robert Aymar Iter Organisation

Bernard Bigot Iter Organisation

combustibles

lier au charbon, le plus polluant d’entre eux.

Les

climato-

balement 1,2 milliard de personnes vivent encore

logues, de leur côtÊ, lancent des cris d’alarme sur les

sans accès à l’ÊlectricitÊ et que 2,8 milliards sont

effets catastrophiques du rĂŠchauffement climatique,

dans la nÊcessitÊ d’utiliser uniquement des produits

largement dus aux gaz Ă effet de serre, rĂŠsultats de

d’origine vÊgÊtale, fossiles ou non, pour prÊparer

ces combustions. En 2012, 81,7 % de la consomma-

leurs repas et se chauffer. Ces combustibles solides

tion ĂŠnergĂŠtique provenait encore de la combustion

sont, au-delà de leur impact nÊgatif sur l’environne-

des ĂŠnergies fossiles (ďŹ gure 1).

ment et le climat, une source de pollution dange-

C’est donc l’un des dĂŠďŹ s majeurs de ce siècle que

reuse pour la santÊ humaine qui contribue à près

de rĂŠpondre Ă la croissance inĂŠvitable de la consom-

de quatre millions de morts prĂŠmaturĂŠes par an. Par

mation ĂŠnergĂŠtique mondiale par le dĂŠveloppement

ailleurs, la population mondiale continue de croĂŽtre

de sources d’Ênergie qui respectent l’environne-

et, en dÊpit des nÊcessaires mesures d’Êconomie, la

ment et dont la disponibilitĂŠ puisse ĂŞtre assurĂŠe Ă

demande en ĂŠnergie croĂŽt encore plus vite, particu-

très long terme. Pour y parvenir, seule une approche

lièrement dans les pays en voie de dÊveloppement

globale est envisageable : Êconomiser l’Ênergie de

qui voient heureusement leur niveau de vie s’Êlever

façon drastique pour limiter le dĂŠďŹ , rĂŠduire le relâ-

rapidement. MalgrĂŠ la contribution liĂŠe au dĂŠvelop-

chement des gaz Ă effet de serre par leur recyclage,

pement des ĂŠnergies renouvelables, cette demande

simultanĂŠment accentuer l’effort de recherche et de dĂŠveloppement pour un usage, optimisĂŠ et combinĂŠ, des ressources renouvelables et des ressources nuclĂŠaires disponibles, sĂťres et respectueuses de l’environnement. En l’absence de la dĂŠcouverte de moyens de stockage efďŹ caces, massifs et de coĂťt abordable, de l’Ênergie intermittente et diffuse en provenance des sources renouvelables, il est en effet improbable qu’elles puissent Ă elles seules remplacer les sources gĂŠnĂŠratrices de gaz Ă  effet de serre. Le recours aux ĂŠnergies nuclĂŠaires pour la fourniture de l’ÊlectricitĂŠ de base des grandes concentrations humaines et des grandes installations industrielles paraĂŽt inĂŠvitable, mais les ĂŠvènements tragiques qui se sont produits en mars 2011 au Japon renforcent

Figure 1 : Production mondiale d’Ênergie primaire en 2012, d’après les donnÊes du Key World Energy Statistics 2014 de l’AIE.

30 ZREE N°4/2016

chaque jour davantage les exigences de la sĂťretĂŠ face aux risques nuclĂŠaires.


Introduction

LE GRAND DOSSIER

sés de lancer des programmes de recherche importants sur la fusion de l’hydrogène par confinement magnétique en dépit des défis scientifiques et techniques majeurs à affronter. En effet la fusion doit être réalisée dans un gaz à très haute température où il prend l’état plasma, sujet à des interactions collectives complexes, dont les zones de stabilité sont étroites. Il doit être bien isolé thermiquement des parois sous peine d’être immédiatement refroidi. L’isolation thermique implique des champs magnétiques intenses créés par des aimants supraconducteurs et les matériaux de première paroi sont par endroits soumis à des flux thermique et neutroFigure 2: Réserves approximatives exprimées en unité de l’actuelle production mondiale d’électricité (en weu ou World Energy unit – 1 weu = 2,4 térawatt.années). Les réserves connues au coût actuel sont indiquées en rouge et en bleu le lithium contenu dans les mers (extraction économique à démontrer), en sus des ressources terrestres existantes. Source : [2].

nique intenses. Ces défis constituent la trame de ce dossier, car ITER doit les affronter pour la première fois de manière intégrée et en vraie grandeur. En Europe, dès la signature à Rome du traité EURATOM (1957), un réseau des laboratoires européens de recherches sur la fusion a été constitué.

On sait que l’énergie tirée de la fusion des iso-

Le laboratoire du CEA en a été le premier maillon et

topes de l’hydrogène, si elle pouvait devenir dis-

n’a pas arrêté depuis de contribuer de façon magis-

ponible industriellement, éviterait l’essentiel des

trale aux progrès dans le domaine. L’Europe a en

risques associés à l’énergie de fission (Cf. l’article

particulier construit le JET (Joint European Torus)

de Jean Jacquinot) : pas de risque d’emballement

qui constitue véritablement le précurseur d’ITER en

(pas de réactions en chaîne et, à chaque instant,

produisant 16 MW de puissance fusion et en défi-

pas plus de quelques grammes de combustible

nissant les dimensions nécessaires pour obtenir un

dans la machine sous forme d’un plasma très ténu),

gain de puissance substantiel. Le Tore Supra au CEA

faible chaleur résiduelle de l’installation décrois-

Cadarache a de son côté démontré la possibilité

sant très vite dès l’arrêt du réacteur, pas de maté-

d’utiliser de façon fiable des aimants supraconduc-

riaux fissiles permettant la confection d’un explosif

teurs. Ces aimants fonctionnent parfaitement à une

nucléaire (donc pas de risque de prolifération), pas

température (1,8 K) proche du zéro absolu en pré-

de déchets radioactifs à extrêmement longue ou

sence d’un plasma de 50 millions de degrés situé

longue durée de vie.

à environ un mètre. Le JET et Tore Supra sont tou-

Un deuxième atout majeur de l’énergie de fu-

jours en opération préparant activement la mise en

sion est l’abondance naturelle des sources de son

service d’ITER. Les contributions des autres grandes

combustible. Dans sa version la plus accessible,

expériences en Europe et dans le monde sont bien

elle brûle (‘fusionne’) deux isotopes de l’hydro-

loin d’être en reste. On notera en particulier la mise

gène, le deutérium et le tritium. Le tritium, qui n’est

en service récente en Allemagne du Stellarator

pas disponible naturellement, sera fabriqué dans

supraconducteur W7X et le développement rapide

l’enceinte même du réacteur de fusion à partir du

des programmes de fusion en Asie : quatre ma-

Li qui constitue environ 7,5 % du lithium naturel.

chines supraconductrices de taille moyenne sont

On trouvera dans l’article précité les propriétés des

en construction ou en opération au Japon (JT-60-

réactions nucléaires correspondantes. On trouvera

SU), en Corée du Sud (KSTAR), en Chine (EAST) et

aussi dans un article récent une évaluation des ré-

en Inde (SST-1).

6

serves de combustibles [2] dont les résultats sont

Ce sont ces progrès continus scientifiques et tech-

représentés sur la figure 2. Il est clair que la fusion

niques qui ont permis de confirmer les espoirs de

pourrait fournir l’énergie du monde entier pendant

maîtrise de la fusion thermonucléaire de l’hydrogène

des millions d’années.

et donc de poursuivre avec confiance la stratégie de

Ce sont ces avantages indiscutables qui ont

recherche retenue il y a un demi-siècle par quelques

convaincu les stratèges de tous les pays industriali-

pays visionnaires, et maintenant partagée par

REE N°4/2016 Z 31


LE GRAND DOSSIER

Introduction

l’ensemble des grandes nations. En 2006, après une

Pour la réalisation d’ITER, la contribution de

longue période d’études techniques, puis de négocia-

chaque partenaire, exprimée en fraction de la valeur

tions sur le choix du site (Cf. encadré 2 de l’article de

totale de la construction, est de 46 % pour l’UE et de

Robert Aymar & al.) sept partenaires – l’UE qui offre le

9 % pour chacun des six autres partenaires. Environ

site, la Corée du Sud, la Chine, les Etats-Unis, l’Inde, le

90 % de cette valeur doit être fournie en nature et

Japon et la Russie – ont signé un accord international

prise en charge par des agences domestiques consti-

d’une durée minimale de 40 ans pour la construction

tuées par les partenaires. L’équipe centrale du projet,

et l’exploitation d’ITER. Ce projet constitue la plus

dont les bureaux sont installés à Cadarache en Pro-

importante collaboration scientifique internationale

vence, est en charge des spécifications techniques,

ayant existé à ce jour, faisant de la fusion un objectif

de la sûreté, des normes de qualité, de l’intégration

planétaire dont les résultats seront une propriété col-

et de la coordination de l’ensemble, de l’assemblage

lective pour le bénéfice de tous.

et de l’installation et, plus tard, de l’opération.

Au-delà du défi que constituent la construc-

La France intervient à deux niveaux, d’abord

tion et le fonctionnement de cette installation de

comme partenaire au sein de l’UE, mais aussi avec

recherche exceptionnelle qu’est ITER, une ques-

une responsabilité particulière comme pays hôte

tion qui est naturellement souvent posée lorsque

(viabilité et mise en condition du site, locaux du

le sujet de la fusion thermonucléaire de l’hydro-

siège, école internationale et itinéraire d’accès au

gène est abordé est celle de son industrialisation

site pour convois exceptionnels). Cette responsabi-

à grande échelle dans des conditions économique-

lité est exercée par l’agence ITER France (AIF) dont

ment avantageuses après l’atteinte des objectifs

le siège est aussi à Cadarache au sein du centre du

d’ITER. La réponse à cette légitime question est à

CEA. Le choix de Cadarache comme site pour ITER

l’évidence complexe et à ce stade de développe-

doit beaucoup à l’excellence de l’environnement

ment de cette technologie nécessairement enta-

scientifique constitué par le centre du CEA et, sur

chée d’incertitudes. L’objet d’ITER est justement

le plan sociétal, par le soutien des collectivités ter-

de rechercher une optimisation des conditions de

ritoriales qui contribuent à hauteur de 467 millions

constructibilité et d’opérabilité qui permettront de

d’euros au coût d’ITER incombant à la France. Cette

simplifier les fabrications et de réduire les coûts.

contribution a permis d’éviter une ponction équi-

Bernard Bigot, t ancien professeur des universités, est un

la candidature de Cadarache pour ITER. Il est à présent Senior

physico-chimiste, spécialiste de l’étude quantique de la réacc

Adviser auprès du directeur général d’ITER.

tivité chimique. Il a participé à la création de l’Ecole normale

Robert Aymar, r après les années de formation en physique

supérieure de Lyon, dont il a été successivement directeur

des plasmas à la sortie de l’Ecole Polytechnique, a dirigé

adjoint en charge des études (1983-93), puis de la recherche

le projet Tore Supra de sa conception en 1977 jusqu’à sa mise

(1998-2000) avant d’en être le directeur (2000-2003). Il a par

en service en 1988 en passant par sa construction sur le site

ailleurs été directeur général de la recherche et de la technologie

de Cadarache. Un nouveau laboratoire a été construit à cette

(1993-1997), avant d’assumer les fonctions de Haut-Commis-

occasion, préparé dans la perspective de pouvoir accueillir à

saire à l’énergie atomique et de directeur général du CEA entre

proximité un futur réacteur à fusion nucléaire, ce qui est main-

2003 et 2015. Il est depuis mars 2015 directeur général de ITER

tenant réalisé avec l’implantation d’ITER. Directeur

Organization.

de la recherche fondamentale du CEA de 1990 à 1994, puis

Jean Jacquinot est physicien des plasmas. Il a participé aux

en 1994 nommé directeur de la Collaboration internationale

recherches sur la fusion par confinement magnétique, dans

ITER, Robert Aymar s’est entièrement consacré jusqu’en 2003

un premier temps au CEA à Fontenay aux Roses (1963-81)

à la définition du projet et à son approbation par les différents

puis entre 1981 et 1999 au JET joint Undertaking, la grande

pays participants formalisée par l’accord international ITER

expérience européenne construite à Culham au Royaume-Uni.

signé en 2006 à Paris. Le Conseil du CERN l’a nommé en 2003

Il y a exercé plusieurs responsabilités : responsable du chauf-f

directeur général pour conduire l’organisation à terminer

fage HF du plasma, directeur adjoint puis directeur général.

efficacement la construction du grand collisionneur de protons

Il rentre en France au tout début de 2000 pour prendre la

LHC. Il est depuis 2009 conseiller scientifique auprès de l’admi-i

direction des recherches sur la fusion au CEA et contribuer à

nistrateur général du CEA.

32 ZREE N°4/2016


Introduction

LE GRAND DOSSIER

valente sur les budgets de la recherche française

scientifique assez complet du projet et il a été

et offre dès maintenant un retour important sur le

proposé de réunir ces conférences en un dossier

plan économique puisque, au début 2016, environ

pour la REE. L’objectif proposé aux auteurs de sept

51 % des contrats d’ITER et de l’AIF, soit 2,26 mil-

articles est de donner, pour un lectorat non spé-

liards F, ont été passés aux entreprises françaises.

cialisé, les bases scientifiques et techniques ainsi

Une vingtaine de ces entreprises ont déjà créé plus

que l’état d’avancement du projet ITER. Ces sept

de 400 emplois.

articles fournissent des coups de projecteurs sur

Après des débuts difficiles, le projet a pu, en mars

les concepts de base de la production de l’éner-

2015, être réorganisé en une véritable structure de

gie de fusion par confinement magnétique, dé-

projet. Un an plus tard on constate une accéléra-

crivent les principales technologies innovantes

tion très significative de la construction et ITER

(e. g. les supraconducteurs, le vide, la cryogénie,

estime maintenant à 40 % le degré d’achèvement

l’électrotechnique, la mécanique et les matériaux)

des fabrications des systèmes nécessaires au début

et donne l’état d’avancement du projet en juin

de l’exploitation, qui correspond à l’obtention d’un

2016. Q

premier plasma en 2025 selon un calendrier validé par le Conseil ITER de juin 2016. L’idée de ce dossier sur ITER a germé à la suite d’une visite sur le site ITER du groupe Centrale Energies qui réunit les associations de cinq Ecoles Centrales à laquelle participait le rédacteur en chef de la REE [3]. Cette visite étayée par une

Bibliographie [1] ht t p : // w w w.banquemondiale.org /f r /ne w s / feature/2013/05/28/Global-Tracking-Framework-PutsNumbers-to-Sustainable-Energy-Goals [2] Steven C. Cowley Nature Physics vol. 12 May 2016. [3] http://www.centrale-energie.fr/

série de conférences a permis un tour d’horizon

LES ARTICLES

La fusion thermonucléaire Enjeux, principes, réalisations Par Jean Jacquinot ........................................................................................................................................................ Le projet ITER Objectifs, choix des paramètres et état du projet Par Robert Aymar, Bernard Bigot et Jean Jacquinot ..................................................................................... Un site et une logistique exceptionnels Par Erwan Duval ........................................................................................................................................................... La distribution électrique du site et les alimentations électriques de puissance Par Joël Hourtoule ...................................................................................................................................................... Les aimants supraconducteurs d’ITER Par Paul Libeyre ............................................................................................................................................................. ITER : vide et cryogénie Par Eric Fauve, David Grillot ................................................................................................................................... La chambre à vide Fonction et matériaux Par Jean-Marc Martinez .............................................................................................................................................

p. 34

p. 44 p. 56 p. 65 p. 76 p. 85

p. 97

REE N°4/2016 Z 33


DOSSIER

LA FUSION THERMONUCLÉAIRE ET LE PROJET ITER

La fusion thermonucléaire Enjeux, principes, réalisations Par Jean Jacquinot 1 Senior Adviser to the ITER Director-General The basic principles underlying the magnetic fusion energy production are discussed. The highest fusion probabili-i ties are found in the deuterium/tritium reactions. Energy gains are obtained with plasmas of about 200 million oC with a pressure of circa 1 atmosphere and with an energy confinement time of a few seconds. Toroïdal magnetic confinement experiments, benefiting from an active international cooperation, have tested systems capable of confining such plasmas. The largest devices have produced significant amount of fusion power (16 MW in JET, the European experiment, and 10 MW in TFTR, Princeton, USA). A world-wide data base as well as theory and modelling show that plasma volumes need to exceed a critical size in order to be a net producer of energy. ITER will be the first experiment meeting this condition. It is dimensioned to produce 500 MW of D/T fusion with a gain of 10 in power amplification of the auxiliary heating power.

ABSTRACT

Introduction

contenant du deutérium. Par la même

rer les deutérons était bien supérieure

Dès 1934, Lord Rutherford et son

occasion, deux nouveaux éléments

à celle produite par la fusion des deux

équipe [1] découvrait, grâce aux premiers

produits par cette fusion étaient décou-

atomes. La probabilité que la réaction

accélérateurs de particules, la réaction

verts : le tritium (hydrogène super lourd,

ait lieu était faible. Cependant, quelques

de fusion de deux atomes d’hydrogène

un proton et deux neutrons) et l’hélium

années plus tard, le monde réalisait que

lourd (le deutérium composé d’un pro-

3 (deux protons et un neutron) ; une ex-

Dame Nature faisait beaucoup mieux

ton et d’un neutron). L’accélérateur porr

périence de rêve ! Bien que la réaction

les choses : le soleil et tous les astres

tait à 100 kV des atomes de deutérium

soit exothermique, Rutherford notait

visibles dans le ciel nocturne étaient

qui venaient ensuite frapper une cible

que l’énergie dépensée pour accélé-

de gigantesques réacteurs à fusion qui synthétisaient tous les atomes connus

L’essentiel à retenir La fusion des atomes légers, en premier lieu celle des isotopes de l’hydrogène, est la source d’énergie des étoiles. Pouvoir la contrôler sur terre de manière efficace fournirait à l’humanité une énergie quasi-inépuisable avec d’excellentes conditions de sûreté et de respect de l’environnement. La réaction de base est bien comprise sur le plan théorique et on sait la réaliser expérimentalement mais, jusqu’à présent, sans gain net d’énergie bien qu’une puissance significative (16MW) ait été démontrée sur la grande expérience européenne JET qui utilise le confinement magnétique dans une configuration toroïdale de type tokamak. La physique des plasmas, ce quatrième état que prend la matière élevée à très haute température, indique qu’un réacteur de fusion basé sur le principe du tokamak doit nécessairement être dimensionné au-delà d’une certaine taille critique. Ces dimensions ont été précisées par les résultats de nombreuses expériences de la communauté scientifique internationale qui collabore activement sur ce sujet depuis plusieurs décennies. ITER, sera la première réalisation capable de dépasser ce seuil. Elle produira une puissance de 500 MW avec un gain de 10. Avec un volume plasma de 800 m3 confiné dans une configuration magnétique de type tokamak, elle est en cours de réalisation et fait l’objet de la plus grande collaboration scientifique mondiale

jusqu’au fer en fusionnant des atomes plus légers au cours d’une longue cascade avec comme point de départ la fusion des atomes d’hydrogène. Depuis ce temps, comme Prométhée, l’homme rêve de la réaliser sur terre. Le soleil, grâce, à sa gravité retient (le confinement est essentiel) l’hydrogène ainsi que les produits de fusion dont l’apport de chaleur permet à la réaction de s’entretenir. Cependant, la gravité est une force faible et le feu nucléaire ne peut s’allumer et se maintenir que si la dimension du système est de l’ordre du million de kilomètres. Sur terre, le principe du confinement doit être très différent ; il faut donc compter soit sur l’inertie après compression à très haute densité ce qui permet de créer la fusion pendant un instant très court, la bombe thermonucléaire adopte ce principe, soit sur la force électromagnétique qui perr

1

L’auteur est seul responsable des faits énoncés et opinions émises dans cet article

34 ZREE N°4/2016

met de confiner des particules dans des


La fusion thermonucléaire

pièges magnétiques de dimensions raisonnables et de fonctionner de manière contrôlée en régime continu. C’est sur cette dernière solution qu’est basé le principe d’ITER que nous décrivons ici. Sans aller dans les détails, nous donnons les grandes lignes de la physique sous-jacente ainsi que les résultats expérimentaux qui ont permis de dimensionner ITER avec comme objectifs d’obtenir pour la première fois une puissance de fusion de 500 MW et un gain d’amplification de 10. Nous chercherons ensuite à dégager les principaux défis scientifiques et technologiques que doit affronter cette très grande expérience internationale.

Les principales réactions de fusion nucléaires Dans le soleil, la réaction de fusion initiale est celle qui combine, à environ 14 millions de Kelvin, quatre noyaux d’hydrogène pour former un noyau d’hélium, deux positrons et deux neu-

Figure 1 : Sections efficaces des principales réactions de fusion au sein d’un plasma de température T – Source : [2].

trinos. Sa section efficace est extrême-

Gains et nécessité du confinement

ment faible, heureusement d’ailleurs,

Les sections efficaces de ces réactions,

car cela permet au soleil, grâce à une

<mv>, moyennées sur une distribution

cinétique lente, de briller pendant

maxwellienne de température T sont

Chaque réaction de fusion D-T

environ 10 milliards d’années mais,

données sur la figure 1. La réaction D-T

produit une énergie considérable de

avec une aussi faible réactivité, il est

est de beaucoup la plus facile à mettre

17,59 MeV : la fusion d’un seul gramme

inenvisageable de l’utiliser sur terre.

en œuvre : sa valeur maximum est

de mélange D-T est équivalent à brûler

Heureusement, d’autres atomes et en

nettement plus grande que celle de la

huit tonnes de pétrole. Cependant, la

particulier les deux isotopes lourds de

réaction D-D et est atteinte à une tem-

réaction de fusion nécessite de mainte-

l’hydrogène, le deutérium D et le tritium

pérature bien plus faible. En pratique,

nir le mélange D-T à très haute tempéra-

T, se prêtent à des réactions beaucoup

même pour la réaction D-T, il faudra

ture pendant que la puissance de fusion

plus probables :

réaliser des températures supérieures à

est produite. Mais des pertes d’énergie

100 millions de degrés

sont inévitables. Elles sont de diverses

(1 eV = 11 600 0C).

natures (transports de l’énergie, pertes

A ces températures, le

de particules et rayonnement). Le bilan

mélange gazeux devient

énergétique global du processus, en

un plasma, un nouvel

régime stationnaire, ne sera favorable

état ionisé de la matière

que si les pertes d’énergie sont plus

se

que compensées par la production

séparent du noyau de

d’énergie de fusion. Il est fondamental

l’atome. Nous verrons

de minimiser ces pertes grâce à un bon

que les plasmas ont des

confinement du plasma. On définit deux

propriétés physiques très

quantités qui permettent d’établir un tel

particulières.

bilan :

les

électrons

REE N°4/2016 Z 35


DOSSIER

LA FUSION THERMONUCLÉAIRE ET LE PROJET ITER

Le facteur Q = P fusion/Pin où Pin est la puissance injectée pour maintenir la température du plasma et le temps

Confinement impératif pour un gain d’énergie : le critère de Lawson

de confinement de l’énergie : o = W/

Dès 1934 on a su réaliser la fusion d’atomes légers grâce aux premiers ac-

Pperte où W est l’énergie cinétique conte-

célérateurs de particules. Ce fut une découverte fondamentale en physique

nue par le plasma et Pperte est la puis-

atomique. Chaque réaction de fusion dégageait beaucoup d’énergie mais la pro-

sance perdue. Les sections efficaces

babilité (section efficace) de réaliser une fusion pour chaque collision d’atome

permettent de calculer la valeur du

étant très faible, le rendement énergétique global était totalement inadapté au

produit no (n densité de particules du

besoin d’une source d’énergie. La solution pour augmenter le rendement est de

plasma) nécessaire pour obtenir un gain

confiner les atomes après avoir atteint la température requise pour les réactions

Q (figure 2, [2]). Pour la réaction D-T,

de fusion de façon à permettre un grand nombre de collisions de particules

no passe par un minimum à 26 keV.

avant que leur énergie ne soit perdue. On rentabilise ainsi l’énergie consentie

L’ignition (Q = ') est obtenue pour

pour chauffer les atomes. Le confinement est réalisé par un piège magnétique.

no = 1,5.1020 m-3.s, condition connue

Un gain net d’énergie est obtenu non seulement si la température requise est

sous le nom du critère de Lawson. Pour

atteinte mais aussi si le produit de la densité des atomes par le temps de confi-

les réactions D-D, on a tenu compte de

nement de l’énergie dépasse un certain seuil. C’est le critère historiquement

l’énergie, non négligeable, de la fusion

proposé par Lawson : no > 1,5.1020 m-3.s. On utilise maintenant le triple produit

du tritium produit in-situ par la réaction

noT o qui inclut aussi la contrainte sur la température. Ce triple produit est équi-

D-D. La fusion D-D requiert un produit

valent au produit Po (pression x temps de confinement de l’énergie) qui utilise

no 20 fois plus grand que la fusion D-T.

des unités familières. On voit sur la figure 9 que l’objectif est d’atteindre Po= 10.

Les pertes par rayonnement de freinage

En pratique, on dispose d’une certaine latitude dans le choix des paramètres ;

(bremsstrahlung) rendent inaccessible

on pourra par exemple fonctionner avec une pression de trois atmosphères

la région à haute densité. En pratique,

et une énergie confinée pendant plus de trois secondes. ITER est la première

compte tenu des contraintes de la phy-

expérience dimensionnée pour atteindre cet objectif.

sique des tokamaks, on visera, pour la fusion D-T dans ITER, une densité de 1020 p.m-3, une température de 10 keV et un confinement de l’énergie de 3 s. Les valeurs des deux premiers paramètres ont été obtenues dans les machines existantes mais le confinement de l’énergie s’est avéré plus difficile à atteindre. C’est pour relever ce défi qu’ITER a été conçu.

Avantages et intérêts de la fusion Les combustibles de la fusion sont abondants et bien distribués sur la planète : le deutérium, l’un des deux combustibles de la fusion D-T est, sous forme d’eau lourde, abondant dans les océans (33 g de D2 par tonne d’eau). Le tritium, un élément radioactif à vie courte (12,3 ans), doit être fabriqué à partir du lithium. Le concept du réacteur à fusion est de faire réagir, in-situ, selon les réactions n + 6Li £ T + 4He

36 ZREE N°4/2016

(+ 4,78 MeV)

Figure 2 : Produit no pour les réactions D-T (courbes pleines) et D-D (courbes en pointillé) et pour différentes valeurs du gain Q – Source : [2].


GROS PLAN SUR

Lâ&#x20AC;&#x2122;Internet des objets Deux technologies clĂŠs : les rĂŠseaux de communication et les protocoles Introduction

L

Les domaines dâ&#x20AC;&#x2122;applications potentielles du

e concept dâ&#x20AC;&#x2122;Internet des objets (IoT)

concept dâ&#x20AC;&#x2122;IoT sont très variĂŠs. La ďŹ gure 1 rĂŠcapitule

fait ďŹ&#x201A;orès depuis quelques annĂŠes. Il ne

les principaux secteurs oĂš la notion dâ&#x20AC;&#x2122;IoT semble

se passe pas une journĂŠe sans quâ&#x20AC;&#x2122;un

aujourdâ&#x20AC;&#x2122;hui faire sens. Les attentes sont nom-

article ou quâ&#x20AC;&#x2122;une annonce commer-

breuses et variĂŠes : amĂŠlioration et diversiďŹ cation

ciale ne vienne vanter tout le parti que lâ&#x20AC;&#x2122;on peut

des services, nouvelles distractions, surveillance et

en attendre. Lâ&#x20AC;&#x2122;idĂŠe de base est simple : il sâ&#x20AC;&#x2122;agit dâ&#x20AC;&#x2122;ĂŠtendre Ă des ÂŤ choses Âť, câ&#x20AC;&#x2122;est-Ă -dire Ă  des entitĂŠs matĂŠrielles ou logicielles, les fonctionnalitĂŠs offertes par lâ&#x20AC;&#x2122;Internet dans le domaine de la communication aďŹ n de leur permettre dâ&#x20AC;&#x2122;ĂŠchan-

sĂŠcuritĂŠ, maintenance Ă distance, contrĂ´le de proJean-Pierre Hauet Membre ĂŠmĂŠrite de la SEE. RĂŠdacteur en chef de la REE

ger entre elles ou avec des humains, toutes

cĂŠdĂŠs ou dâ&#x20AC;&#x2122;infrastructuresâ&#x20AC;Ś Le discours marketing est riche en superlatifs quant aux apports possibles de lâ&#x20AC;&#x2122;IoT en termes dâ&#x20AC;&#x2122;efďŹ cacitĂŠ, interopĂŠrabilitĂŠ, extensibilitĂŠ, ďŹ abilitĂŠ, sĂŠcuritĂŠ, etc. Le but des deux articles de ce Gros Plan nâ&#x20AC;&#x2122;est

sortes dâ&#x20AC;&#x2122;informations ou de donnĂŠes. On en attend des

pas de discuter la validitĂŠ de ce discours mais de ÂŤ donner de la

retombĂŠes similaires â&#x20AC;&#x201C; mais Ă une ĂŠchelle beaucoup plus

chair Âť au concept en abordant son contenu technique. En fait,

ĂŠtendue â&#x20AC;&#x201C; Ă celles quâ&#x20AC;&#x2122;a apportĂŠes lâ&#x20AC;&#x2122;Internet dans le domaine

lâ&#x20AC;&#x2122;IoT nâ&#x20AC;&#x2122;est pas une technologie mais un ensemble de technolo-

de lâ&#x20AC;&#x2122;information et de la communication.

gies qui, ayant acquis un degrĂŠ de maturitĂŠ sufďŹ sant, permettent

Figure 1 : Les principaux domaines dâ&#x20AC;&#x2122;application du concept dâ&#x20AC;&#x2122;IoT.

In this article, we address one of the key factors of the success of the Internet of Things (IoT): the wireless radio communication networks. We ďŹ rst recall the general structure of IoT as a federation of local area networks capable to communicate with the Internet. We propose a classiďŹ cation of these networks into three functional levels: s%DGENETWORKSTHATPROVIDECOMMUNICATIONBETWEENTHETERMINALDEVICESANDABACKBONEROUTERORGATEWAY s"ACKBONENETWORKSWHICHFEDERATELOCALNETWORKS s"ACKHAULNETWORKSTHATCARRYTHEINFORMATIONTOTHE)NTERNET We review the various solutions available today, including new LWPAN networks (Long distance and low power wireless area networks), for generic applications (home automation, smart cities, agriculture, environmentâ&#x20AC;Ś) or for industrial applications which must comply with speciďŹ c requirements (time criticality, low latency, availability, etc.). Mobility having to meet speciďŹ c criteria (hand over, reliability ...), is not included in this analysis. We conclude by expressing the hope that the 5G, currently being speciďŹ ed, allows to achieve a synthesis of all these networks which constitute an eco-system often too complex for most potential users.

ABSTRACT

REE N°4/2016 Z105


GROS PLAN SUR

de construire lâ&#x20AC;&#x2122;architecture Ă la fois globale et locale de lâ&#x20AC;&#x2122;IoT. Lâ&#x20AC;&#x2122;IoT

Les problèmes de communication pourraient apparaÎtre tri-

prĂŠsente des liens ĂŠtroits avec bon nombre de concepts qui,

viaux tant lâ&#x20AC;&#x2122;idĂŠe a ĂŠtĂŠ ancrĂŠe dans lâ&#x20AC;&#x2122;esprit des gens quâ&#x20AC;&#x2122;Internet

eux aussi, font appel Ă ces technologies nouvelles, en mettant

et son protocole IP ĂŠtaient une sorte dâ&#x20AC;&#x2122;espĂŠranto qui permet,

plus ou moins lâ&#x20AC;&#x2122;accent sur certaines dâ&#x20AC;&#x2122;entre elles : smart grids,

une fois que lâ&#x20AC;&#x2122;on est connectĂŠ sur le rĂŠseau, dâ&#x20AC;&#x2122;ĂŠchanger nâ&#x20AC;&#x2122;im-

citĂŠs connectĂŠes, voiture autonome ou connectĂŠe, wearables,

porte quelle donnĂŠe avec nâ&#x20AC;&#x2122;importe qui, oĂš que ce soit dans

cloud computing, big data, Industrie 4.0â&#x20AC;Ś

le monde. Le problème est en fait beaucoup plus compliquÊ.

Pour rationaliser la discussion, on peut considĂŠrer lâ&#x20AC;&#x2122;IoT

,UNEDESRAISONSENESTQUEL)O4NEDOITPASĂ?TREPENSĂ? ,UNEDESRAISONSENESTQUEL)O4NEDOITPASĂ?TREPENSĂ?

comme un concept Ă trois ĂŠtages (ďŹ gure 2) :

COMME UN RĂ?SEAU UNIQUE UNIVERSEL )L NY A AUCUN INTĂ?RĂ?T INTĂ?RĂ?T

N PREMIER LIEU DES INFORMATIONS SONT COLLECTĂ?ES VĂ?HICUssE EN

Ă pouvoir accĂŠder directement Ă  nâ&#x20AC;&#x2122;importe quel capteur ou

lĂŠes, ĂŠchangĂŠes et, au moins pour certaines dâ&#x20AC;&#x2122;entre elles,

instrument de mesure dans le monde, parmi des dizaines de

acheminĂŠes vers des serveurs Internet ;

milliards qui se connecteront sur lâ&#x20AC;&#x2122;IoT, pour pouvoir y lire des

sPARVENUESĂ&#x152;CENIVEAU LESINFORMATIONSPEUVENTĂ?TRETRIĂ?ES sPARVENUESĂ&#x152;CENIVEAU LESINFORMATIONSPEUVENTĂ?TRETRIĂ?ES

donnĂŠes qui nous sont complètement ĂŠtrangères. Lâ&#x20AC;&#x2122;IoT doit

stockĂŠes et ĂŠventuellement traitĂŠes sur des plates-formes

ENCONSĂ?QUENCEĂ?TREVUCOMMEUNRĂ?SEAUDERĂ?SEAUX DONT ENCONSĂ?QUENCEĂ?TREVUCOMMEUNRĂ?SEAUDERĂ?SEAUX DONT

logicielles et matĂŠrielles relevant du cloud computing.

lâ&#x20AC;&#x2122;Internet est lâ&#x20AC;&#x2122;ĂŠpine dorsale. Nous proposons dâ&#x20AC;&#x2122;en retenir la

Les grands noms de lâ&#x20AC;&#x2122;informatique proposent aujourdâ&#x20AC;&#x2122;hui

dĂŠďŹ nition suivante :

de telles plates-formes telles que Bluemix (IBM), Google Cloud, SAP HANA ou AZURE (Microsoft).

ÂŤ Lâ&#x20AC;&#x2122;IoT est un rĂŠseau de rĂŠseaux qui permet, grâce Ă des dispositifs dâ&#x20AC;&#x2122;identiďŹ cation ĂŠlectronique dâ&#x20AC;&#x2122;entitĂŠs physiques ou

sENlN LESUTILISATEURSDECESDONNĂ?ES DOTĂ?SDEDROITSDACsENlN LESUTILISATEURSDECESDONNĂ?ES DOTĂ?SDEDROITSDAC-

virtuelles dites  objets connectÊs  et via des systèmes de

cès appropriÊs, peuvent les rÊcupÊrer et les exploiter, en

communication appropriĂŠs, sans ďŹ l notamment, de commu-

utilisant, sâ&#x20AC;&#x2122;il y a lieu, des techniques propres au traitement

niquer directement et sans ambiguĂŻtĂŠ, y compris au travers

des donnĂŠes massives (big data).

de lâ&#x20AC;&#x2122;Internet, avec ces objets connectĂŠs et ainsi de pouvoir

Dans ce Gros plan, nous ne nous intĂŠressons quâ&#x20AC;&#x2122;Ă la parr tie ÂŤ Collecte et ĂŠchange des informations Âť câ&#x20AC;&#x2122;est-Ă -dire au

rĂŠcupĂŠrer, stocker, transfĂŠrer et traiter sans discontinuitĂŠ les donnĂŠes sâ&#x20AC;&#x2122;y rattachant Âť.

premier ĂŠtage. Le premier chapitre est consacrĂŠ aux rĂŠseaux

De façon schĂŠmatique, lâ&#x20AC;&#x2122;IoT serait ainsi une fĂŠdĂŠration de rĂŠ-

de communications, donc à la partie basse du système. Le

seaux locaux autour de lâ&#x20AC;&#x2122;Internet telle quâ&#x20AC;&#x2122;illustrĂŠe par la ďŹ gure 3.

second Ă paraitre dans un prochain numĂŠro de la REE traitera

Mais la ďŹ gure 3 ne reprĂŠsente quâ&#x20AC;&#x2122;un schĂŠma de commu-

des protocoles, câ&#x20AC;&#x2122;est-Ă -dire des règles qui permettent Ă  deux

nication. La question se pose de savoir oĂš sont stockĂŠes et

Ă?QUIPEMENTSCONNECTĂ?SĂ&#x152;UNMĂ?MERĂ?SEAUNONSEULEMENT Ă?QUIPEMENTSCONNECTĂ?SĂ&#x152;UNMĂ?MERĂ?SEAUNONSEULEMENT

traitĂŠes les donnĂŠes. Certaines sont traitĂŠes au niveau local

de communiquer mais aussi de se comprendre. Il y aurait

dans des ĂŠquipements dits ÂŤ intelligents Âť, dâ&#x20AC;&#x2122;autres sont trai-

bien dâ&#x20AC;&#x2122;autres sujets Ă approfondir, notamment les questions

tĂŠes dans le ÂŤ cloud Âť et, considĂŠrant quâ&#x20AC;&#x2122;il nâ&#x20AC;&#x2122;y a aucune rai-

de cybersĂŠcuritĂŠ, de miniaturisation et dâ&#x20AC;&#x2122;intĂŠgration des com-

son Ă envoyer toutes les donnĂŠes dans le cloud, certaines

posants, dâ&#x20AC;&#x2122;alimentation en ĂŠnergie et â&#x20AC;&#x153;dâ&#x20AC;&#x2122;energy harvestingâ&#x20AC;?.

DONNĂ?ESPEUVENTĂ?GALEMENTĂ?TRESTOCKĂ?ESETTRAITĂ?ESĂ&#x152;DES DONNĂ?ESPEUVENTĂ?GALEMENTĂ?TRESTOCKĂ?ESETTRAITĂ?ESĂ&#x152;DES

Nous renvoyons le lecteur intĂŠressĂŠ au Livre blanc de lâ&#x20AC;&#x2122;IoT qui

niveaux intermĂŠdiaires, par exemple au niveau des routeurs

rĂŠsultera des travaux 2016/2017 du Cercle des entreprises

de bordure (edge routers) s de chaque rĂŠseau local : câ&#x20AC;&#x2122;est ce

de la SEE.

quâ&#x20AC;&#x2122;on appelle le â&#x20AC;&#x153;fog computingâ&#x20AC;?.

Figure 2 : Architecture gĂŠnĂŠrale de lâ&#x20AC;&#x2122;IoT.

106 ZREE N°4/2016


RETOUR SUR ❱❱❱❱❱❱❱❱❱

Les Wi-Fi Thierry Letertre Professeur adjoint à Centrale Supelec

courte et moyenne portée (LAN2, MAN3…). L’idée de départ date du milieu des années 1980 lorsque l’organisme de régulation des fréquences américain la FCC4,

Introduction Le terme de Wi-Fi est utilisé pour décrire non pas une norme de système de communication, mais un ensemble de versions pouvant exister simultanément sur le marché, la version la plus récente restant, dans certaines limites, compatible avec la version de base. Cet article n’a pas la prétention de décrire de façon complète et exhaustive les différentes versions successives de la norme, mais d’en expliquer le fonctionnement et de présenter les principales évolutions et avancées techniques introduites depuis la genèse de la version de base jusqu’aux toutes dernières versions actuellement utilisées ou en cours de normalisation (futures évolutions). Les explications seront abordées de la façon la plus simple possible en respectant, autant que faire se peut, l’ordre chronologique de leur apparition.

Les origines du Wi-Fi Wi-Fi, Wireless Fidelity ou IEEE802.11 [1], est une

équivalente américaine de l’ARCEP en France, a libéré l’accès aux bandes de fréquences dites libres ou aux Etats-Unis, ISM5 (figure 1) pour des systèmes de communication sans fil et sans licence. La première version de la norme a été officiellement publiée en 1997 ; à la suite de l’intérêt qu’elle a soulevé dans le déploiement d’Internet et compte-tenu de la diversité des fabricants industriels, le consortium “Wi-Fi Alliance” a été créé en 1999 pour vérifier la conformité et l’interopérabilité des matériels sortant sur le marché. La norme évolue au cours du temps, il y a eu environ 30 modifications ( (amendments en anglais) depuis l’origine jusqu’à aujourd’hui, elles sont estampillées par une lettre et maintenant deux lettres (comme pour les colonnes d’un tableur) : on les appellera versions dans la suite de l’article. Chaque version apporte une correction [2] ( y en ou une évolution de la norme de référence (legacy anglais) qu’on appellera « édition » dans la suite, par exemple pour intégrer des contraintes liées à un pays

norme créée par le comité 802 de l’IEEE1 qui gère

2

les spécifications des systèmes de communication à

3

1

Institute of Electrical and Electronic Engineers

Local Area Network Metropolitan Area Network 4 US Federal Communication Commission 5 Industrial Scientific et Medical

Figure 1 : Les bandes libres intéressant le Wi-Fi en France en 2016 – Nota : la bande des 868 MHz a fait l’objet d’une consultation en vue de son extension en juillet 2016.

ABSTRACT The term Wi-Fi is not used to describe a standard, but a set of different versions or amendments which can exist simultaneously on the market, the latest version being compatible to a certain extent with the legacy version. This paper does not aim to describe comprehensively and exhaustively the various successive versions of the standard, but how they work and what are their fields of application and to present the main modifications and advanced techniques introduced since the genesis of the basic version up to the latest versions currently used or being standardized.

REE N°4/2016 Z 117


❱❱❱❱❱❱❱❱❱❱❱ RETOUR SUR

particulier, pour améliorer la sécurité des transmissions, pour

de compatibilité ou brouillages. Trois principales techniques

réduire la consommation électrique ou intégrer une avancée

sont mises en œuvre :

technologique. Le nom d’une édition de la norme ne comporte

s ,A MODULATION qui sert à assurer le transport de l’infor-

pas de lettre, mais une date : 802.11-1997 pour la première

mation autour de la fréquence porteuse en respectant la

édition, puis 802.11-2007 pour celle intégrant les versions de

qualité de service (QoS: Quality of Service) en termes de

“a” à “j” et 802.11-2012 intégrant les versions de “k” à “z”.

débit, d’intégrité des données et de portée. Des deux types

En plus de l’évolution de la norme, il existe aussi des mo-

de modulations, analogiques et numériques, seules les der-

difications apportées par les constructeurs pour augmenter

nières sont utilisées. Les modulations numériques d’ampli-

le débit ou la portée par une amélioration logicielle ou par

tude (ASK6), de fréquence (FSK7), de phase (PSK8) et en

ajout d’antennes supplémentaires. Ces matériels sont com-

quadrature (QAM9) sont appliquées à l’information échantil-

patibles avec tous les autres matériels certifiés par “Wi-Fi

lonnée et quantifiée. Wi-Fi fait appel aux modulations xPSK

alliance” (portant le logo : “Wi-Fi certified”), à l’exception des

pour les trames de contrôle ou lorsque la transmission n’est

fonctionnalités supplémentaires qui restent propriétaires.

pas de bonne qualité et aux modulations xxQAM pour les

Les bandes de fréquences dites « libres » sont soumises

débits importants (cf. description des couches physiques des

à certaines conditions d’utilisation qui permettent le partage

différentes versions).

de la ressource avec d’autres systèmes de communication

s, ATECHNIQUEDACCÒS qui permet à plusieurs utilisateurs de

(Bluetooth, ZigBee,...), mais aussi avec des systèmes domes-

partager de façon équitable la bande de fréquences sans

tiques ou industriels (four micro-onde, soudeuse…) ou des

interférence entre eux. Les plus connues sont :

systèmes médicaux (scanner, bistouris, appareils de chauf-

- le TDMA10 qui répartit le temps d’usage d’une même ressource entre plusieurs utilisateurs ;

fage...) ayant chacun des contraintes de fonctionnement très

- le FDMA11 qui alloue des ressources en fréquences diffé-

différentes (problèmes de compatibilité) par exemple : pas

rentes à chaque utilisateur ;

d’usage exclusif ou limitation des brouillages. Les objectifs de la version de base étaient de modifier/

- le CDMA12qui donne un code différent à chaque utilisateur ;

adapter la norme Ethernet 802.3 existant pour des liaisons

- le CSMA13 utilisé, dans la version CD (Collision Detection),

filaires (sur câble électrique) afin d’utiliser les ondes élec-

par la norme Ethernet filaire qui impose à chaque utilisateur de s’assurer qu’aucun signal n’est présent avant d’émettre.

tromagnétiques, infrarouges ou radiofréquences comme support physique et donner ainsi plus de mobilité aux équi-

s,ÏTALEMENTDESPECTRE sert à se protéger des brouillages à

pements [3]. Les modifications apportées devaient être les

« bande étroite » (les plus courants dans les bandes ISM) en

plus réduites possibles pour garder la compatibilité avec les

utilisant une bande de fréquences apparente plus large que

couches hautes de la version filaire et assurer les mêmes performances que cette dernière sans entraîner de surcoût trop important pour les matériels : ceci a été obtenu, en ne modifiant que les deux couches les plus basses du protocole.

Rappels sur les techniques utilisées L’utilisation des bandes dites « libres » impose des contraintes importantes en termes de partage des fréquences et

6

Amplitude shift Keying Frequency shift Keying 8 Phase shift Keying 9 Quadrature Amplitude Modulation 10 Time Division Multiple Access 11 Frequency Division Multiple Access 12 Code Division Multiple Access 13 Carrier Sense Multiple Access 7

Figure 2 : L’étalement de spectre par séquence directe et code de Barker.

118 ZREE N°4/2016


Les Wi-Fi

Figure 3 : Les diffĂŠrents modes de fonctionnement.

celle qui serait utilisĂŠe par la modulation de base. Les trois

sLAPOSSIBILITĂ?DELIAISONSPOINTĂ&#x152;POINTPEERTOPEER OUPOINT s LAPOSSIBILITĂ?DELIAISONSPOINTĂ&#x152;POINTPEERTOPEER OUPOINT

techniques les plus connues sont :

Ă multipoint ;

- lâ&#x20AC;&#x2122;ĂŠtalement de spectre Ă sĂŠquence directe ou DSSS14 qui

sLASĂ?CURITĂ?ETLINTĂ?GRITĂ?DESINFORMATIONSTRANSMISES s LASĂ?CURITĂ?ETLINTĂ?GRITĂ?DESINFORMATIONSTRANSMISES

multiplie le signal numĂŠrique par un code plus rapide

Cette ĂŠdition prĂŠvoit deux types dâ&#x20AC;&#x2122;utilisateurs : la station (STA17) qui intègre les fonctions de base de la norme et le point

ayant des propriĂŠtĂŠs statistiques particulières ; - lâ&#x20AC;&#x2122;ĂŠtalement de spectre par saut de frĂŠquence ou FHSS

15

dâ&#x20AC;&#x2122;accès (AP18) qui dispose en plus des capacitĂŠs de gestion de

qui change de frÊquence porteuse ou de canal très rapi-

deux modes de fonctionnement [4] possibles (ďŹ gure 3) :

dement (ďŹ gure 2) ;

sLEMODEiADHOCwOUiPOINTĂ&#x152;POINTwQUIĂ?VOLUERAVERS sLEMODEiADHOCwOUiPOINTĂ&#x152;POINTwQUIĂ?VOLUERAVERS

- lâ&#x20AC;&#x2122;ĂŠtalement par multiplexage orthogonal de frĂŠquences

le Wi-Fi direct) permet Ă deux stations de communiquer

(OFDM ) qui permet de rĂŠpartir le signal entre un

directement une fois les paramètres rÊseau partagÊs (choix

nombre ĂŠlevĂŠ de sous-porteuses rapprochĂŠes chacune

manuel du canal, dĂŠbit...). Câ&#x20AC;&#x2122;est aussi le mode le plus per-

lâ&#x20AC;&#x2122;une de lâ&#x20AC;&#x2122;autre grâce Ă lâ&#x20AC;&#x2122;orthogonalitĂŠ des formes dâ&#x20AC;&#x2122;onde

formant en termes de dĂŠbit. Il permet Ă plusieurs stations

(voir plus loin).

de correspondre point Ă point entre elles, sans infrastruc-

16

Les diffĂŠrentes ĂŠvolutions du Wi-Fi

ture particulière mais sans routage ; sLE MODE i )NFRASTRUCTURE w QUI IMPLIQUE UN !0 ET UNE OU OU sLE

Lâ&#x20AC;&#x2122;ĂŠdition de base: 802.11-1997

plusieurs STAs. Câ&#x20AC;&#x2122;est lâ&#x20AC;&#x2122;AP qui choisit les paramètres et

Les principales caractĂŠristiques visĂŠes par la version de

gère le rÊseau, toutes les communications passent par lui

base hertzienne sont comparables Ă la version ďŹ laire de lâ&#x20AC;&#x2122;In-

et sont rĂŠpĂŠtĂŠes. Les stations sâ&#x20AC;&#x2122;associent en ĂŠcoutant les

ternet de lâ&#x20AC;&#x2122;ĂŠpoque malgrĂŠ les modiďŹ cations imposĂŠes par le

informations diffusĂŠes en clair par le point dâ&#x20AC;&#x2122;accès (trame

changement de support soit :

â&#x20AC;&#x153;Beaconâ&#x20AC;?) puis font une demande de connexion, les para-

sUNDĂ?BITMAXIMALTHĂ?ORIQUEDEOU-BITS sUNDĂ?BITMAXIMALTHĂ?ORIQUEDEOU-BITS

mètres rĂŠseaux ĂŠtant rĂŠglĂŠs automatiquement. Câ&#x20AC;&#x2122;est au-

sUNEPORTĂ?EMAXIMALEDELORDREDEM sUNEPORTĂ?EMAXIMALEDELORDREDEM

jourdâ&#x20AC;&#x2122;hui le mode le plus utilisĂŠ. La norme prĂŠvoit aussi deux modes de gestion liĂŠs Ă ces modes de fonctionnement :

14

Direct Sequence Spread Spectrum Frequency Hopping Spread Spectrum 16 Orthogonal Frequency Division Multiplexing 15

17 18

Station Access Point

REE N°4/2016 Z 119


ENTRETIEN AVEC ALAIN BUGAT

Président de l’Académie des technologies

Les technologies existent, il faut savoir les utiliser REE : Alain Bugat, vous êtes président

sion principale qui est de conduire des

pendante pour produire des rapports

de l’Académie des technologies,

réflexions, formuler des propositions et

aussi objectifs que possible, à l’abri des

pourriez-vous nous présenter cette

émettre des avis sur les questions rela-

passions et de la mode. Nos rapports

institution ?

tives aux technologies et à leur interac-

sont en outre relus par la commission

Alain Bugat : L’Académie des tech-

tion avec la société.

d’éthique avant leur adoption.

nologies est en France, en particulier

Notre mission n’est donc pas de

Aujourd’hui, le changement clima-

au regard de ses consœurs de l’Insti-

nous substituer aux organismes ayant la

tique, sur lequel nous avons publié un

tut de France, la plus jeune des acadé-

recherche et le développement comme

important rapport en novembre 2015

mies ; mais c’est loin d’être le cas dans

vocation principale mais de nous focali-

dans le cadre de la préparation de la

le monde où de nombreuses institu-

ser sur les problèmes liés à l’interaction

COP21, reste un sujet important. Nous

tions ont été créées depuis longtemps

entre les technologies et la société :

achevons la préparation d‘un nouveau

pour reconnaitre et mettre en valeur le

comment les technologies nouvelles

rapport sur « Les technologies et le chan-

domaine des technologies (ou ”engi-

peuvent-elles être acceptées, comment

gement climatique : des solutions pour

neering“). En France, il a fallu attendre le

mieux les utiliser, quelles opportuni-

l’atténuation et l’adaptation ».

12 décembre 2000 pour que le CADAS

tés peuvent-elles offrir et quels risques

(Conseil des applications de l’Académie

peuvent-elles présenter ?

des sciences) soit transformé en Académie des technologies, à l’époque sous forme d’association. Le 6 décembre 2006, l’Académie a

Un deuxième thème est celui des services urbains et de l’évolution du rôle des opérateurs.

L’Académie des technologies : Pour un progrès raisonné, choisi et partagé

acquis le statut d’établissement public à

Le troisième thème a trait aux processus de développement associant, à l’ère du numérique, innovation/création de start-up/croissance/emploi. Ce sera le

caractère administratif national et le 22

Les sciences humaines et sociales

juillet 2013 elle a été placée, par la loi

jouent donc un rôle important dans nos

Le quatrième thème est celui du

relative à l’enseignement supérieur et à

réflexions, dans nos travaux et donc aussi

“soft power” pour lequel il nous semble

la recherche, sous la protection du Pré-

dans notre recrutement et nous trouvons

indispensable de renforcer le capital fran-

sident de la République.

au sein de l’Académie, des psycholo-

çais. Le soft power se définit comme la

thème du séminaire 2016 de l’Académie.

L’Académie des technologies est au-

gues, des urbanistes, des architectes…

capacité de séduire ou de persuader sans

jourd’hui financée pour l’essentiel par le

Nous essayons d’avoir sur chaque sujet

faire usage de la force ou de la menace.

budget de l’Etat ; son ministère de tutelle

une approche pluridisciplinaire fondée

Cette influence s’exerce notamment par

est le ministère chargé de la recherche.

sur des regards croisés.

la culture qui est la fois « héritée » (c’est

Un Fonds de dotation lui est associé afin

le patrimoine culturel et artistique) et

de pouvoir mobiliser plus facilement des

REE : Quels sont ses principaux

« vivante » (c’est la partie qui relève de

financements d’origine privée et nous

thèmes de réflexion actuels ?

la créativité contemporaine). La culture

réfléchissons à l’évolution de ce dernier

A. B. : Nous travaillons par commissions

vivante prend appui sur la culture héritée

vers un statut de fondation,.

thématiques qui sont au sein de l’Aca-

mais elle doit évoluer et se renouveler

Les académiciens, au nombre de

démie des structures pérennes. Cette

pour faire vivre des activités économiques

304, ne sont pas rémunérés. La limite

approche par commissions est complé-

très importantes pour notre pays telles

d’âge pour le statut de membre titulaire

tée par des groupes de travail transver-

que le tourisme et la mode.

est de 72 ans. Au-delà, les membres

saux. A la fin du travail en commission,

Or ces activités sont de plus en plus

deviennent émérites. Nous avons dans

un rapport et un avis sont produits et vo-

menacées par la concurrence d’autres

notre assemblée une large proportion

tés par l’Académie après avis du Comité

pays, en particulier anglo-saxons, qui

de membres ayant une expérience in-

qualité. Nous essayons de nous appuyer

veulent par exemple remettre en cause

dustrielle afin de bien coller à notre mis-

sur notre expertise collective et indé-

le rôle de leaders que jouent les places

REE N°4/2016 Z 131


de Paris et de Milan dans le domaine de

Petits réacteurs, hydrogène, supercalculateurs, intelligence artificielle, nanoélectronique…

la mode et plus généralement la position dominante acquise par la France dans l’industrie du luxe. Il faut donc faire preuve d’imagination et susciter de nouvelles initiatives. Un autre très grand thème est celui

REE : Pensez-vous que le rythme

de l’industrie du futur que nous abor-

d’évolution des technologies se soit

dons en coopération avec le Conseil

accéléré ?

général de l’économie, avec notamment

A. B. : Oui, j’en ai le sentiment. Il y a de

pour ambition de combler les lacunes

plus en plus de gens qui s’investissent

dans les filières de formation et d’adap-

dans le domaine de la recherche.

tation aux nouveaux métiers.

Regardez par exemple le challenge

Sans vouloir être exhaustif, je men-

2016 d’Atos sur la gestion des données

tionnerai également nos travaux sur le

personnelles en ligne et la protection

séquençage génomique et le domaine des soins à domicile : la domo-médecine. REE : Vous avez préfacé le dernier

Changement climatique, services urbains, numérique, soft power, industrie du futur…

rapport sur les Technologies-clés

du droit à l’oubli : il y a eu 53 réponses provenant de 19 pays qui ont proposé chacune un concept différent ! REE : Vous nous disiez plus haut qu’il

2020 dont notre revue s’est faite

fallait se méfier des modes. L’impor-

l’écho dans son précédent numéro.

derrière nous. Lee petits réacteurs, her-

tance du numérique est souligné

On en recense 47. Cela fait beaucoup.

métiquement scellés, peuvent constituer

dans toutes les analyses technico-

Quelles sont selon vous les techno-

une réponse appropriée aux besoins de

économiques et l’on compare parfois

logies véritablement structurantes et

nombreux pays. Il me semble dommage

son impact à celui de l’arrivée de

qu’il nous faut absolument maîtriser ?

que la France n’ait pas encore vraiment

l’électricité. Mais le numérique est

A. B. : Il y a effectivement beaucoup

pris la mesure de cet enjeu.

souvent synonyme de destruction

de technologies aujourd’hui en déve-

Bien entendu les technologies de l’in-

loppement et il est très difficile d’iden-

formation continuent à revêtir un intérêt

être des gens peut être discuté.

tifier celles qui pourront avoir un impact

primordial, sous différents aspects : le

N’a-t-on pas tendance à surestimer

aussi majeur que celles que nous avons

traitement des données massives, l’intel-

son poids ou du moins son apport

connues dans les années 1990. Il faut se

ligence artificielle avec l’émergence de

positif ?

méfier de la mode et de l’amplification

nouveaux procédés d’apprentissage et

A. B. : Le numérique est une vraie

que génère la multiplication des moyens

la modélisation des mécanismes du cer-

révolution et son impact sur la vie des

d’information.

d’emplois et son impact sur le bien-

veau. La France a la possibilité de revenir

gens est et restera très fort. Bien sûr

Ainsi le stockage de l’électricité est-il

dans le jeu des moteurs de recherche et

il y a une phase de destruction mais

un sujet d’actualité. Mais de quel stoc-

des systèmes d’exploration des grandes

la phase créative est considérable. Son

kage parle-t-on : journalier, hebdoma-

bases de données.

impact est encore aujourd’hui sous-es-

daire, saisonnier ? Les technologies sont

Les techniques de communication

timé, aussi bien sur l’emploi que sur

tout à fait différentes. Il y a des appli-

sécurisée sont essentielles au regard

la vie quotidienne. L’Académie pro-

cations potentielles intéressantes mais

des risques toujours grandissants de

pose la création d’une Agence inter-

ne parlons pas de révolution. A terme

cyberattaques.

nationale du numérique dont les deux

cependant, je pense que l’hydrogène est

Au niveau des matériels, le déve-

missions essentielles seraient la pro-

un vecteur qui peut se révéler comme

loppement de supercalculateurs est un

motion mais aussi le contrôle de ces

technologie disruptive.

domaine où nous avons des atouts. Il

technologies.

Pour rester dans le secteur de l’éner-

faut les valoriser. La nanoélectronique

gie, je conseillerais de porter davantage

est également un enjeu important : les

d’attention aux SMR (Small Modular Reac-

techniques de gravure semblent encore

tors). Le nucléaire traverse une passe dif-

à même de suivre la loi de Moore ; pour

ficile. Il est possible que l’ère des grands

les matériaux, c’est plus difficile, il y a du

réacteurs soit, dans beaucoup de pays,

chemin à faire.

132 ZREE N°4/2016

Le numérique est une vraie révolution


REE : La transition énergétique est

qu’elle résulte de modèles auxquels on

une autre grande affaire du moment.

peut faire confiance.

Quelle en est votre définition ? Pensez-vous que les objectifs de

Le véhicule électrique a cette fois démarré

notre loi de transition énergétique soient raisonnables et que nous soyons à même de les atteindre ? A. B. : La bonne échelle de temps

REE : La mobilité est un sujet

n’est pas celle de la loi. Les dirigeants

d’intérêt fondamental pour tous les

politiques comme l’homme de la rue

citoyens. Comment voyez-vous évo-

sont toujours trop pressés. Il ne s’agit

luer, et à quelle vitesse, les moyens

pas de ne pas réduire nos émissions de

que nous utilisons actuellement,

gaz à effet de serre. Mais pourquoi faut-il

les automobiles en particulier ?

imposer des dates butoirs aussi rappro-

A. B. : Je pense que le véhicule élec-

chées ? Les politiques pensent pouvoir

trique a cette fois véritablement démarr

maîtriser l’échelle de temps mais il faut que les choses mûrissent. L’objectif de ramener la part du nucléaire à 50 % n’est pas choquant en

Ramener le nucléaire à 50 % n’est pas choquant mais vouloir le faire dès 2025 est déraisonnable

soi, mais pourquoi vouloir le faire dès

ré. Le mouvement est lancé et de plus en plus de parties prenantes y adhèrent. Le véhicule autonome est un autre challenge : on y va mais il y aura plusieurs stades, l’évolution se fera de fa-

2025 ? Cela n’est pas raisonnable. L’hori-

çon progressive avec de plus en plus de

zon 2050 me semble plus réaliste. Sur

REE : L’inventaire des technologies-

fonctionnalités installées, comme on l’a

le photovoltaïque, on veut aller trop vite

clés n’a pas retenu la maîtrise

constaté au cours des dernières décen-

alors que l’on n’a pas le recul néces-

du climat comme domaine applicatif

nies lorsqu’il s’est agi de moderniser les

saire, sur les coûts de maintenance des

à part entière. Quel est votre avis sur

métros. Mais je doute que le curseur aille

panneaux par exemple ou les coûts des

« l’urgence climatique » et les meil-

jusqu’au bout, c’est-à-dire un véhicule to-

moyens en back up pour compenser

leures façons d’y faire face ?

talement autonome ; cela pose en effet

l’intermittence. On compare des choses

Pensez-vous que l’Europe et la France

un ensemble de problèmes qui ne sont

stabilisées et validées avec des proces-

en particulier ont raison de se poser

pas seulement techniques et risquent de

sus qui sont encore en développement.

en leaders dans ce domaine ?

soulever pas mal de réticences de la part

Si les prix actuels se confirment, il y aura

A. B. : L’Académie des technologies

des populations concernées.

un processus de substitution naturelle et

s’est penchée sur le problème du climat.

il n’y a pas besoin d’aller à marche forcée.

Elle ne met absolument pas en cause

REE : On a vu apparaître, en France

Je répète que je crois également au fu-

les conclusions du GIEC, il n’y a pas de

comme ailleurs, un certain nombre

tur de l’hydrogène, pour la mobilité notam-

discussion sur ce point. On a regardé

de peurs : sur les déchets nucléaires,

ment. Bien entendu, il faudra le fabriquer

également le problème des effets du

les ondes électromagnétiques, les

mais il existe des possibilités très intéres-

réchauffement et nous allons faire une

nanoparticules, les OGM…

santes de conversion de la biomasse, par

série de recommandations.

qui entravent le développement de

exemple par des réactions qui s’apparentent à celles des procédés Fischer-Tropsch.

Notre sentiment est que le sujet est

nouvelles technologies. Ne pensez-

très important mais qu’il ne faut pas agir

vous pas qu’il serait temps de reconsi-

A plus long terme, la fusion thermo-

dans la précipitation. Nous ne sommes

dérer le principe de précaution ?

nucléaire offre des perspectives fon-

pas très convaincus par des objectifs dits

A. B. : Nous avons fait sur le sujet un

damentales. Il n’y a pas de problèmes

« volontaristes » tel que le respect du fac-

travail il y a trois ans environ. Nos conclu-

physiques majeurs à résoudre sur ITER

teur 4 en 2049. Par contre, la limitation

sions n’allaient pas dans le sens d’un

qui est un très grand projet de recherche.

moyenne à 2 °C fait sens. Nous pensons

abandon de ce principe qui, s’il était

Mais c’est un projet complexe, compte tenu notamment de sa structure internationale, dont la gestion est difficile1. 1

NDLR : Le lecteur pourra se référer au dossier sur la fusion thermonucléaire et ITER publié dans le présent numéro.

utilisé conformément à l’article 5 de la

Le changement climatique est un défi majeur mais il n’y a pas lieu d’agir dans la précipitation

charte de l’environnement, répondrait à une préoccupation légitime. Malheureusement, son interprétation a été souvent dévoyée et orientée dans un sens négatif alors que le principe de précaution

REE N°4/2016 Z 133


ENSEIGNEMENT & RECHERCHE

Lâ&#x20AC;&#x2122;Institut franco-chinois de lâ&#x20AC;&#x2122;ĂŠnergie nuclĂŠaire (IFCEN) : une â&#x20AC;&#x153;success storyâ&#x20AC;? qui valorise lâ&#x20AC;&#x2122;enseignement supĂŠrieur français en Chine Entretien avec Jean-Marie Bourgeois-Demersay Directeur, Institut franco-chinois de lâ&#x20AC;&#x2122;ĂŠnergie nuclĂŠaire UniversitĂŠ Sun Yat-sen REE : M. Bourgeois Demersay, vous dirigez depuis sa crĂŠation lâ&#x20AC;&#x2122;Institut franco-chinois de lâ&#x20AC;&#x2122;ĂŠnergie nuclĂŠaire Ă ZhuhaĂŻ, près de Canton. Pouvez-vous nous retracer lâ&#x20AC;&#x2122;historique de cet Institut, original Ă  bien des ĂŠgards? J-M Bourgeois-Demersay : Lâ&#x20AC;&#x2122;idĂŠe de crĂŠer un institut francochinois de lâ&#x20AC;&#x2122;ĂŠnergie nuclĂŠaire (IFCEN) a ĂŠmergĂŠ dans les annĂŠes 2000 pendant les ĂŠchanges entre Français et Chinois sur les projets dâ&#x20AC;&#x2122;EPR Ă  Taishan. La ďŹ liale commune de la CGN (China General Nuclear Power Corporation) et dâ&#x20AC;&#x2122;EDF Ă  Taishan sâ&#x20AC;&#x2122;appelle TNPJVC : crĂŠĂŠe pour des dĂŠcennies, elle est dĂŠtenue Ă  51 % par la CGN et Ă  30 % par EDF. Dans cet horizon temporel, le recrutement de jeunes ingĂŠnieurs dâ&#x20AC;&#x2122;excellence chinois qui comprennent parfaitement la culture française est une nĂŠcessitĂŠ. Sâ&#x20AC;&#x2122;agissant dâ&#x20AC;&#x2122;enseignement supĂŠrieur, qui sâ&#x20AC;&#x2122;inscrit aussi dans des temps longs, la formation Ă  la française dâ&#x20AC;&#x2122;une ĂŠlite chinoise prend beaucoup de sens.

Une genèse et une mise en route rapide basĂŠes sur un consensus La conclusion dâ&#x20AC;&#x2122;un accord sur lâ&#x20AC;&#x2122;IFCEN a ĂŠtĂŠ grandement facilitĂŠe par le fait que de nombreux ingĂŠnieurs chinois, formĂŠs en France dans les annĂŠes 1980, ont par la suite effectuĂŠ de brillantes carrières en Chine et occupent aujourdâ&#x20AC;&#x2122;hui des postes stratĂŠgiques, notamment dans la ďŹ lière nuclĂŠaire chinoise. Câ&#x20AC;&#x2122;est ainsi par exemple que M. He Yu, prĂŠsident de la CGN, a passĂŠ plusieurs annĂŠes en France chez EDF et parle très bien notre langue. Il a ainsi pu se forger une opinion sur les systèmes de formation supĂŠrieure dans les deux pays et ceci lâ&#x20AC;&#x2122;a convaincu de lâ&#x20AC;&#x2122;excellence du système français. La CGN, aux cĂ´tĂŠs dâ&#x20AC;&#x2122;EDF et dâ&#x20AC;&#x2122;AREVA, est un partenaire industriel majeur de lâ&#x20AC;&#x2122;IFCEN. Fin 2008, le CEA a recherchĂŠ un ĂŠtablissement dâ&#x20AC;&#x2122;enseignement supĂŠrieur français pour mener le montage de lâ&#x20AC;&#x2122;IFCEN et la dĂŠcision a ĂŠtĂŠ prise de conďŹ er Ă lâ&#x20AC;&#x2122;Institut polytechnique de Grenoble le pilotage du projet. Les choses sont ensuite allĂŠes très vite. Lâ&#x20AC;&#x2122;accord de coopĂŠration a ĂŠtĂŠ nĂŠgociĂŠ en 2009, des locaux temporaires ont ĂŠtĂŠ mis Ă  disposition dès lâ&#x20AC;&#x2122;ĂŠtĂŠ 2010 sur le campus de Zhuhai et la première promotion a intĂŠgrĂŠ lâ&#x20AC;&#x2122;IFCEN en septembre 2010. Cent dix ĂŠlèves ont ĂŠtĂŠ sĂŠlectionnĂŠs Ă  lâ&#x20AC;&#x2122;issue du gaokao, qui est le baccalaurĂŠat chinois. Les effectifs se sont maintenus pour les promotions suivantes. Parmi

136 ZREE N°4/2016

les ĂŠlèves de la promotion 2010, 88 ont obtenu le bachelor en 2014 et 79 viennent de recevoir le diplĂ´me de master en 2016. REE : quels sont les acteurs français parties prenantes dans le fonctionnement de lâ&#x20AC;&#x2122;Institut ? J-M B-D : Un premier accord de coopĂŠration a ĂŠtĂŠ signĂŠ en 2009 entre lâ&#x20AC;&#x2122;universitĂŠ Sun Yat-sen et un consortium français constituĂŠ de cinq entitĂŠs : sLE#OMMISSARIATĂ&#x152;LĂ?NERGIEATOMIQUEETAUXĂ?NERGIESALTERNATIVES (CEA) ; sL%COLEDESMINESDE.ANTES s#HIMIE0ARIS4ECH sL%COLEDECHIMIEDE-ONTPELLIER s'RENOBLE).0 QUIPILOTELEPROJET Nous avons constituĂŠ un consortium car aucun ĂŠtablissement français nâ&#x20AC;&#x2122;avait Ă lui seul la taille sufďŹ sante pour assumer les obligations dĂŠcoulant de lâ&#x20AC;&#x2122;accord de coopĂŠration. La prĂŠsence de deux ĂŠcoles de chimie sâ&#x20AC;&#x2122;explique aussi par lâ&#x20AC;&#x2122;importance de cette discipline et la raretĂŠ des compĂŠtences en chimie sĂŠparative. REE : comment sâ&#x20AC;&#x2122;effectue le recrutement des ĂŠtudiants? J-M B-D : Le recrutement des ĂŠlèves est du ressort de lâ&#x20AC;&#x2122;universitĂŠ chinoise. Il se fait sur le quota national de lâ&#x20AC;&#x2122;universitĂŠ Sun Yat-sen, qui recrute chaque annĂŠe plus de dix mille ĂŠtudiants. Les candidats expriment leurs vĹ&#x201C;ux sur des ďŹ ches qui comportent six choix possibles, plus une case ouverte Ă  la discrĂŠtion de lâ&#x20AC;&#x2122;universitĂŠ. Le classement de lâ&#x20AC;&#x2122;ĂŠtudiant joue bien sĂťr un rĂ´le essentiel dans la satisfaction de ses demandes. Lâ&#x20AC;&#x2122;universitĂŠ Sun Yat-sen ayant très bonne rĂŠputation â&#x20AC;&#x201C; elle se classe suivant les annĂŠes entre la 8e et la 12e place des universitĂŠs chinoises â&#x20AC;&#x201C; nous sommes assurĂŠs de nous voir conďŹ er de bons ĂŠlèves Ă  lâ&#x20AC;&#x2122;entrĂŠe de lâ&#x20AC;&#x2122;Institut. En 2010, les vĹ&#x201C;ux des ĂŠlèves qui ont intĂŠgrĂŠ lâ&#x20AC;&#x2122;IFCEN comportaient beaucoup de premiers ou de deuxièmes choix et aucun non-choix. A partir de 2011, la situation sâ&#x20AC;&#x2122;est quelque peu inversĂŠe Ă  la suite de lâ&#x20AC;&#x2122;accident de Fukushima, avec une explosion des ÂŤnon-choixÂť. Depuis 2014, la situation sâ&#x20AC;&#x2122;est rĂŠtablie. Cette question nâ&#x20AC;&#x2122;est dâ&#x20AC;&#x2122;ailleurs pas dĂŠcisive car nous nâ&#x20AC;&#x2122;avons pas dĂŠcelĂŠ de corrĂŠlation entre le pourcentage de choix dĂŠlibĂŠrĂŠs en faveur de lâ&#x20AC;&#x2122;Institut et les rĂŠsultats scolaires ultĂŠrieurs.


ENSEIGNEMENT & RECHERCHE

En ce qui concerne l’origine géographique de nos élèves, la moitié provient de la province de Canton en vertu d’une obligation contractuelle de recrutement, et le reste se répartit équitablement entre les autres provinces de Chine, à raison de 1 à 5 élèves par province, sauf exception.

Un recrutement effectué principalement à partir des vœux des étudiants REE : Quelle est la motivation des étudiants chinois pour étudier dans un cadre «à la française»? J-M B-D : Les étudiants chinois sont très bien renseignés et les atouts des formations à forte composante internationale, comme c’est le cas de l’IFCEN, sont bien connus d’eux. Les universités chinoises sont en compétition entre elles et cherchent à se différencier en développant des cursus d’excellence. Comme le gouvernement chinois est intéressé par le système d’éducation qui a donné naissance aux grandes écoles françaises d’ingénieurs, les universités chinoises sont prêtes à expérimenter des systèmes de formation différents du leur, grâce aux gros moyens dont elles disposent désormais. REE : Que pouvez-vous dire des différences de pédagogie entre les modèles chinois et français ? Quel type de cursus et quel modèle pédagogique avez-vous adopté à l’IFCEN? J-M B-D : Nous avons mis au point à l’IFCEN un cursus qui s’étend sur six ans. Il est original dans la mesure où les six années correspondent à la fois au modèle chinois (quatre ans de bachelor, suivis de deux ans de master) et au modèle français (classes préparatoires, suivies d’un cycle d’ingénieur). Le cursus est lisible dans les deux modèles pédagogiques (figure 1).

Le curriculum se divise en deux cycles de trois ans chacun et débouche sur l’obtention d’un master d’ingénierie en sciences et techniques nucléaires : s,E CYCLE PRÏPARATOIRE EST ESSENTIELLEMENT DESTINÏ Ì LA MAÔTRISE approfondie du socle scientifique nécessaire aux futurs ingénieurs. On peut dire en ce sens que le cycle préparatoire est fondamental dans le modèle pédagogique. Il commence d’ailleurs par un enseignement intensif du français (au 1er semestre). En cinq mois, les élèves doivent être capables de suivre des cours magistraux de mathématiques et de sciences physiques en français. Et ils y parviennent ! La place des mathématiques demeure considérable pendant tout le cycle préparatoire, de manière à développer chez les élèves une grande faculté d’abstraction ; s,ECYCLEDINGÏNIEUROáSONTENSEIGNÏESLESMATIÒRESSCIENTIlQUES spécialisées proprement dites : les contenus y sont résolument orientés vers le nucléaire. Pour chacun de ces cycles, une organisation spécifique a été mise en place dans le cadre de la coopération entre professeurs chinois et français (figure 2) :

Un modèle pédagogique « à la française » adapté à l’environnement universitaire chinois En ce qui concerne la pédagogie, il faut savoir que le critère primordial pour faire une carrière académique en Chine est fondé sur le volume et la qualité des publications. Dans l’enseignement supérieur chinois, les professeurs donnent la priorité à leurs activités de recherche, ce qui peut conduire à des cours assez stéréotypés (le professeur rédige rarement lui-même ses cours, mais s’appuie sur les manuels d’autrui). Du fait notamment de la taille des classes, où les amphis regroupent des centaines d’élèves, les interactions

Figure 1 : Comparaison entre les systèmes d’enseignement (a) en France, (b) en université chinoise et (c) à l’IFCEN.

REE N°4/2016 Z 137


ENSEIGNEMENT & RECHERCHE

Figure 2 : Coopération entre les professeurs chinois et français à l’IFCEN. entre enseignants et étudiants sont réduites à la portion congrue. En outre, la culture chinoise incite peu les élèves à poser des questions, soumis qu’ils sont au risque de « perdre la face » ou de la faire perdre au professeur…, ce qui conduit à un enseignement particulièrement descendant ou hiérarchique. Par ailleurs, le taux d’encadrement est faible en travaux dirigés ou en travaux pratiques, ce qui ne favorise pas l’assimilation des connaissances ou le « rattrapage » des contenus mal compris.

Une coopération quotidienne entre enseignants français et chinois C’est pourquoi nous avons choisi à l’IFCEN de privilégier une pédagogie interactive en petits groupes. Les cours magistraux ne dépassent guère la centaine d’étudiants, les travaux dirigés se font en classes de 20 à 25 élèves et les travaux pratiques sont organisés sur la base de binômes. Nous avons aussi développé un système efficace de tutorat qui permet de reprendre en chinois le contenu des cours en français, par groupes de huit à dix élèves. L’assimilation des contenus est ainsi garantie dans les deux langues. Des « colles » de type CPGE sont également pratiquées en 3e année, avec beaucoup de succès, bien que l’exercice soit culturellement difficile pour les élèves. En cycle préparatoire, le corps professoral comprend des enseignants français permanents qui font office de professeurs référents dans leur discipline : deux en physique et deux en mathématiques, auxquels sont adjoints de jeunes professeurs agrégés en provenance de France, qui restent un ou deux ans à l’IFCEN en début de carrière. La majorité des enseignants sont bien évidemment chinois. Le niveau des élèves de l’IFCEN correspond à celui d’une bonne CPGE en France. Les têtes de classe sont du niveau des meilleures écoles. Pour preuve, sur les deux élèves de l’IFCEN qui ont été candidats aux concours français, l’un a été reçu à l’Ecole polytechnique, l’autre à l’ENS de Paris. La Commission française des titres d’ingénieur (CTI) a accrédité en novembre 2015 le diplôme de master de l’IFCEN pour six années. C’est la durée maximale d’accréditation possible. Il faut noter que les deux diplômes de l’IFCEN, que ce soit le bachelor en quatre

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ans ou le master en deux ans, sont 100 % chinois. C’est l’obtention du master qui permet aux élèves de porter en France et en Europe le titre d’ingénieur diplômé. Nous ne pratiquons pas la délivrance de doubles diplômes. Mais à partir de l’année 2016-2017 entreront en vigueur des accords d’échanges avec nos partenaires académiques français de Grenoble, Nantes et Montpellier. La remise des diplômes constitue un événement qui se fait « à la chinoise », avec un cérémonial très réglé. C’est l’occasion de réunir dans une atmosphère à la fois festive et officielle les autorités politiques, universitaires et industrielles des deux pays. C’est aussi le moment de rendre hommage à l’ensemble du corps professoral, qui inclut nos partenaires français, et de saluer les mérites de nos meilleurs étudiants (figure 3). REE : Que peut-on dire des débouchés pour vos étudiants ? Certains s’orientent-ils vers la recherche ? J-M B-D : Les débouchés à la sortie de l’IFCEN ne posent aucun problème. Tous nos élèves ont la possibilité, mais pas l’obligation, d’être pré-embauchés une année avant l’obtention de leur diplôme. La CGN serait même prête à les recruter tous ! EDF pour sa part a embauché des ingénieurs de la promotion 2010, qui passeront deux années dans les équipes d’EDF en Chine (par exemple à Taishan et à Shenzhen), puis trois années en France, avant de faire carrière vraisemblablement en Chine, ou pourquoi pas en Angleterre si les projets d’EPR s’y concrétisent. Areva et Engie ont également recruté plusieurs diplômés. 100% des élèves de la promotion 2010 avaient trouvé un emploi avant même leur diplomation. L’insertion professionnelle des élèves est donc garantie.

Des débouchés garantis pour les étudiants Pour répondre à votre question sur la recherche, je préciserai que nous avons mis en place un parcours de recherche intégré au curriculum, qui prépare ceux des élèves qui le souhaitent à poursuivre en thèse. C’est ainsi que 12 élèves de la première promotion


LIBRES

PROPOS

Le principe de précaution : une passion française Pr William Dab Chaire d’Hygiène et sécurité, Cnam

S

ministère de la santé n’était doté ni d’une doctrine claire d’action ni de moyens suffisants pour prendre à temps les décisions permettant de limiter les risques sanitaires.

ocrate, comment vas-tu t’y prendre pour

Mais contrairement à ce que l’on lit ici ou là, ce principe

chercher une chose dont tu ne sais absolu-

ne change pas directement les responsabilités civiles et

ment pas ce qu’elle est ? Quel point particu-

pénales des acteurs économiques et des entreprises. Le

lier entre tant d’inconnus proposeras-tu à ta

deuxième argument décisif est qu’en situation d’incerti-

recherche ? Et à supposer que tu tombes par hasard sur

tude, la Charte de l’environnement prescrit d’évaluer les

le bon à quoi le reconnaîtras-tu puisque tu ne le connais

risques. Non seulement, il ne s’agit donc pas comme l’af-

pas ? [Platon, Ménon].

firment certains d’un principe antiscientifique, mais c’est au contraire un appel à la science pour réduire le plus

Je plaide coupable : en 2005, alors que j’exerçais

possible l’incertitude sur l’existence ou la gravité des ris-

les fonctions de directeur général de la santé, j’ai eu à

ques. Sachant qu’effectivement, si on exige d’avoir toutes

prendre position sur le projet de Charte de l’Environne-

les preuves disponibles avant d’agir, nous pouvons mettre

ment aujourd’hui adossée à la Constitution. L’article 5 de

en péril l’existence même de la vie sur Terre.

cette Charte stipule : « Lorsque la réalisation d’un dommage, bien qu’incertaine en l’état des connaissances

Au demeurant, la nécessité d’agir avant qu’il ne soit

scientifiques, pourrait affecter de manière grave et ir-

trop tard n’est pas une nouveauté et elle existe dans de

réversible l’environnement, les autorités publiques veil-

nombreux textes internationaux depuis le principe 15 de

lent, par application du principe de précaution et dans

la Déclaration de Rio en 1992, suivi du traité d’Amster-

leurs domaines d’attributions, à la mise en œuvre de

dam (article 174) de l’Union européenne. Mais en France,

procédures d’évaluation des risques et à l’adoption de

la question a pris une ampleur particulière à la suite du

mesures provisoires et proportionnées afin de parer à la

triple choc qu’ont été la transmission transfusionnelle du

réalisation du dommage ». J’ai soutenu cette rédaction

sida, Tchernobyl et la vache folle. C’est-à-dire trois affaires

et je ne le regrette pas. Notre pays a plus souffert d’un

de sécurité sanitaire dans lesquelles il y a eu au départ

déficit de précaution que de ses excès.

une dénégation du risque et par conséquent, dans un mouvement de balancier dont notre pays est coutumier,

Pour dire le vrai, cette formulation qui était le fruit d’un

cette situation a créé un excès d’alarmisme.

laborieux compromis politique sans lequel elle n’aurait pas pu être adoptée, ne m’apparaissait pas idéale pour

Convoquer un principe sans le définir précisément

trois raisons. La première est qu’à y regarder de près, ce

et sans que son application opérationnelle ne soit pré-

principe n’est pas réellement défini. La deuxième est

cisée, s’apparente plus à une pétition de principe, voire

que le texte parle de mesures « proportionnées » alors

à une illusion politique, plutôt qu’à une réelle volonté

même que l’idée de précaution concerne l’action sous

de protéger la santé et l’environnement. La France ex-

incertitude, d’où la question évidente : proportionnée à

celle dans la rédaction de principes comme si leur seul

quoi ? Et la troisième raison est que les modalités d’ap-

énoncé suffisait à changer la réalité. Et inévitablement,

plication de ce principe ne sont pas définies.

puisque l’on reste dans l’abstrait et dans le théorique, les passions se déchaînent. On ne réfléchit pas à la manière

Cependant, deux arguments ont prévalu dans ma

d’appliquer ce principe le plus intelligemment possible.

prise de position. Le premier est que le principe s’adres-

On est pour, on est contre et on s’invective dans un

se aux autorités publiques. C’est un principe de politique

affrontement binaire qui laisse l’opinion incrédule ce qui

publique, alors même que les grandes crises de sécu-

accroît sa méfiance dans le fait que lorsque la protection

rité sanitaire des 30 dernières années montraient que le

de la santé met en cause des intérêts économiques,

REE N°4/2016 Z 143


PROPOS

LIBRES

celle-ci sera sacrifiée. Or, l’objectif du président Chirac

« motive l’action » pour reprendre la célèbre définition du

était de favoriser le retour de la confiance en matière de

risque donnée par Ulrich Beck. Car, ce qui fait véritable-

sécurité sanitaire et de ce point de vue, c’est un échec.

ment débat, c’est que pour les uns, il y a risque quand le danger est démontré alors que pour les autres, la seule

Il faut donc reconnaître que le principe de précaution crée actuellement une incertitude juridique sans

éventualité d’une atteinte à la santé ou à la qualité de l’environnement suffit pour définir le risque.

que cela corresponde à des bénéfices tangibles pour la population. Certaines associations écologistes en font

Dès lors, comment trouver collectivement la voie

un usage radical qui prône la suspension ou l’arrêt d’une

d’une précaution démocratique conciliant l’innovation et

activité en cas de doute, définition éloignée d’un prin-

la protection. Peu de personnes revendiquent un risque

cipe d’action publique, cadre unique auquel le principe

nul, mais beaucoup demandent que les risques soient

de précaution est destiné. Pour elles, le principe de pré-

réfléchis, débattus et pris en charge. Il est temps de se

caution est un principe d’interdiction. Les entrepreneurs,

réconcilier avec la précaution.

eux, considèrent que la précaution freine l’innovation indispensable à la santé de l’économie et réclament son

Et c’est possible. Avec le recul, la façon dont a été gé-

abolition en le diabolisant sans même réaliser que la

rée l’hypothèse que les champs électromagnétiques de

mise sur le marché d’une activité ou d’un produit dont

basse fréquence soient cancérigènes fournit des pistes

les risques sont mal cernés n’est pas dans leur intérêt.

pour opérationnaliser le principe de précaution. J’ai eu

La mauvaise gestion des incertitudes relatives aux OGM

à connaître ce dossier alors que j’étais chercheur dans

par les grands groupes qui les produisent a sa part de

le service des études médicales d’EDF-GDF. Dans les

responsabilité dans cette situation de blocage.

années 80, plusieurs études épidémiologiques avaient observé une relation entre l’exposition aux champs élec-

Il est clair qu’un principe aussi vague ne peut que don-

tromagnétiques générés par la production, le transport

ner lieu à des interprétations divergentes et au total, à pro-

et l’usage de l’électricité et le risque de cancers chez les

duire plus de tensions que de solutions. Dans le livre que

adultes et les enfants. Aucune équipe n’a conclu à la

j’ai écrit avec une sociologue, Danielle Salomon (Agir face

causalité de cette relation, cependant plusieurs études

aux risques. PUF, 2013), je donne de nombreux exemples

l’ont observée. Bien que les lignes à haute tension ne

qui permettent de comprendre qu’il ne suffit pas de scan-

soient pas la seule source d’exposition, c’est la plus vi-

der le principe de précaution pour croire que les risques

sible. Au nom du principe de précaution, fallait-il évacuer

sanitaires seront maîtrisés au mieux des connaissances

les centaines de milliers de personnes vivant à proximité

et des moyens disponibles. De même est-il inacceptable

d’une ligne ? Pour éviter de se laisser enfermer dans une

d’affirmer que la précaution nous ruine. Ces exemples

solution de type tout ou rien, on peut résumer l’attitude

permettent de comprendre que le cœur du problème est

qui a été adoptée par les pouvoirs publics avec la colla-

qu’il existe des visions différentes du risque. C’est cela

boration d’EDF en quatre points.

qu’il faut commencer à clarifier. Le premier était de se doter d’un dispositif de veille Le risque traduit une opportunité éventuellement as-

d’une part, pour recenser les études épidémiologiques

sociée à des conséquences que l’on souhaite minimiser

et toxicologiques disponibles, les soumettre à une ex-

sur un plan sanitaire et pour lesquelles existent des possi-

pertise contradictoire. Il s’agissait aussi de soutenir des

bilités d’action. Mais comment cette éventualité qui incite

registres de cancers afin de savoir si les cancers suspec-

à l’action est-elle construite : est-ce une hypothèse, la

tés, notamment les leucémies chez l’enfant, étaient de

reconnaissance d’un doute, ou bien découle-t-elle d’une

nature épidémique.

connaissance établie démontrant un lien entre un état de l’environnement et un état de santé ? C’est cette distinc-

Le deuxième était de contribuer à la production

tion qui permet de séparer les situations de précaution

des connaissances. Un important programme d’études

des situations de prévention. Mais au-delà des questions

épidémiologiques et toxicologiques a été lancé, en

sémantiques, il y a des conceptions différentes de ce qui

particulier une vaste étude épidémiologique réalisée

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Entre science et vie sociĂŠtale,

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Aperçu du numéro 2016-4de la REE (octobre 2016)  

Cet aperçu permet de découvrir le sommaire et les principaux articles du numéro REE 2016-4 publié en octobre 2016 - Pour s'abonner, merci de...

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