Le démantèlement des installations nucléaires à la Direction de l’énergie nucléaire du CEA

15/03/2016
OAI : oai:www.see.asso.fr:1301:2016-1:16254
DOI : http://dx.doi.org/10.23723/1301:2016-1/16254You do not have permission to access embedded form.
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Le démantèlement des installations nucléaires à la Direction de l’énergie nucléaire du CEA

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REE N°1/2016 41 LE DÉMANTÈLEMENT DES CENTRALES NUCLÉAIRES DOSSIER 1 Le démantèlement des installations nucléaires à la Direction de l’énergie nucléaire du CEA Par Laurence Piketty Directrice de l’Assainissement et du démantèlement nucléaire au CEA Since its creation in 1945, CEA has carried out research programs on civil use of nuclear. CEA has set up and operates various types of installations from research to industry. There are currently 22 facilities which are in the process of being dismantled by CEA. Dealing with these instal- lations is a long-term programme which is carefully planned and financed in order to optimise its management. The stake for dismantling is to show that we manage rigorously the fuel cycle « back end » with dismantling of shutdown nuclear facilities and also retrieval, conditioning of legacy wastes. CEA’s objective is to carry out its entire Dismantling and Decommissioning program in respect of safety, security, cost and duration with the priority to dismantle the nuclear facilities enclosed in cities, like Grenoble and Fonte- nay- aux-Roses and to dismantle UP1 processing facility in Marcoule, which is one of the biggest D&D project in France and in Europe. The CEA’s strategy is carried out under the umbrella of two 2006 laws: Transparency and Nuclear Safety and Waste management. The feedback experience of CEA could benefit for future dismantling projects, in France and abroad. CEA has also been developing R&D actions for specific issues such as characterization or operation in hostile environment. CEA is convinced that management of the nuclear facilities end-of-life is a key issue for public acceptance. ABSTRACT Figure 1 : Opération de découpe d’une cuve dans un sas chantier d’une installation du CEA Saclay en cours de démantèlement. Crédit photo : CEA. 42 REE N°1/2016 LE DÉMANTÈLEMENT DES CENTRALES NUCLÉAIRESDOSSIER 1 Introduction Les activités d’assainissement et de démantèlement des installations nu- cléaires en fin de vie constituent pour la filière nucléaire un enjeu majeur, dont le bon déroulement confortera la crédibilité de la filière dans sa capacité à mener à bien l’ensemble du cycle de vie des ins- tallations nucléaires. Le démantèlement représente également un enjeu tech- nique, industriel et financier considérable. En France, de nombreuses instal- lations nucléaires (réacteurs de pro- duction d’électricité ou expérimentaux, installations du cycle du combustible, laboratoires, installations de traitement d’effluents ou de déchets radioactifs, etc.) ont été construites depuis les années 50. Les plus anciennes sont progressivement arrêtées, puis démantelées. En 2013, le parc nucléaire français était composé de 125 installations, dont plus d’une trentaine en cours de déman- tèlement, principalement au CEA, chez EDF et AREVA : - loppement (R&D) à Grenoble, Fontenay- aux-Roses, Marcoule, Saclay (figure 1) et Cadarache pour le CEA civil ; réacteurs uranium naturel-graphite- gaz, Superphénix et un réacteur à eau pressurisée (Chooz A) ; Eurodif pour AREVA. Le démantèlement couvre la réalisa- tion des activités techniques et admi- nistratives pour atteindre un état final prédéfini. Ces activités comprennent notamment des opérations de démon- tage d’équipements, d’assainissement des locaux et des sols, de démantèle- ment de structures de génie civil, de traitement, de conditionnement, d’éva- cuation et d’entreposage de déchets radioactifs. L’objectif prioritaire pour mener à bien ces opérations de démantèlement consiste à les piloter dans le respect des règles de sûreté et de minimisation de l’impact sur l'environnement. Ceci doit aussi être conduit dans une optique de développement durable et dans une logique de maîtrise des coûts à termi- naison et de tenue des délais, en tirant sur ce dernier point le bénéfice du retour d’expérience des travaux réalisés. Ces opérations recouvrent : arrêtées ; déchets (RCD), des effluents anciens et des combustibles usés ; - toires ou l’entreposage sur sites en attente du stockage définitif. Périmètres de l’assainisse- ment-démantèlement et de la reprise et du condition- nement des déchets anciens au CEA-DEN Aujourd’hui, la Direction de l’énergie nucléaire du CEA (CEA-DEN) est res- ponsable sur les centres civils de l’assai- nissement et du démantèlement de 22 soit près des deux tiers des installations françaises en cours de démantèlement. L’ensemble des opérations d’assai- nissement-démantèlement, de RCD, de traitement/entreposage/transport des déchets, matières, effluents et combus- tibles usés, représentent en tout pour le CEA-DEN plus de 100 projets, de gra- nulométries différentes. Ils sont menés de front, avec une priorité donnée aux opérations conduites sur les sites CEA de Fontenay-aux-Roses et de Marcoule, notamment sur l’ancienne usine de trai- tement des combustibles usés appelée 1 , ainsi qu’aux opérations de reprise et conditionnement des déchets anciens menées à Marcoule et à Cadarache. 1 UP1, mise en service en juillet 1958 à Marcoule et exploitée jusqu’en 1997, avait été construite au départ pour retraiter le combustible des ré- acteurs G1, G2 et G3 et en récupérer le pluto- nium pour des usages militaires. Dès 1965, les activités civiles de l’usine UP1 ont débuté avec le retraitement des combustibles nucléaires de la filière uranium naturel graphite-gaz. Encadré 1 : Les catégories de déchets radioactifs. Les catégories de déchets radioactifs Il existe quatre grandes catégories de déchets radioactifs en fonction de leur niveau de radioactivité et de leur durée de vie : France) ; de Morvilliers et de Soulaines, gérés par l’Agence nationale de gestion des déchets radioactifs (Andra). de gestion définitive. Ils sont actuellement conditionnés et entreposés par leurs producteurs, dans l’attente d’un site de stockage définitif. À terme, ils devraient être stockés dans des formations géologiques à grande profondeur. C’est le projet Cigéo dont l’Andra est maître d’ouvrage. Il en va de même pour les dé- chets FA-VL pour lesquels l’Andra étudie un projet de stockage en subsurface. REE N°1/2016 43 Le démantèlement des installations nucléaires à la Direction de l’énergie nucléaire du CEA Ces activités mobilisent plus de 850 salariés du CEA et entre 2 000 et 2 500 salariés d’entreprises prestataires, selon les années. Des installations variées en termes d’échelles et de spécificités techniques En parallèle, la Direction des applica- tions militaires (DAM) du CEA conduit elle aussi des chantiers d’assainissement- démantèlement sur les installations du CEA relevant de sa responsabilité. La spécificité du CEA-DEN réside dans la grande variété d’installations qu’il exploite : réacteurs expérimentaux, laboratoires de chimie, stations de traite- ment d’effluents et de déchets, etc. Le démantèlement de chaque installation est de ce fait un cas particulier et il n’y a pas « d’effet de série ». Les opérations qui peuvent présenter un risque radio- logique pour les opérateurs sont effec- tuées à distance au moyen d’engins robotisés, souvent développés au sein même du CEA. La complexité de ces chantiers est encore accrue par l’ancienneté des ins- tallations à démanteler. Certaines ont été la traçabilité de leurs activités n’a pas tou- - tions réglementaires successives rendent inévitables les évolutions des scénarios de démantèlement, à plus forte raison pour des chantiers de haute activité radio- logique et de long terme, dont certains peuvent durer plus de 30 ans. Financement Le financement est assuré de manière pluriannuelle à travers un financement dédié : le CEA se conforme à l’article 20 des matières et déchets radioactifs. Il impose aux exploitants nucléaires d’éva- luer de manière prudente les charges de démantèlement de leurs installations et celles de la gestion des combustibles usés et déchets radioactifs, de constituer les provisions afférentes et d’affecter à titre exclusif à la couverture de ces pro- visions les actifs nécessaires, présentant un degré de sécurité et de liquidité suffi- sant pour répondre à leur objet. et le CEA ont mis en place des modalités de gestion de fonds dédiés et des procé- dures associées : le financement de ces fonds est régi par une convention-cadre Des incertitudes significatives sub- sistent au niveau de l’évaluation des charges, liées à cinq causes principales susceptibles de conduire à réévaluer les scénarios des opérations et par voie de conséquence les coûts à terminaison des projets d’assainissement-démantè- lement et de reprise et conditionnement des déchets anciens. Ces cinq causes exogènes sont les suivantes : initial2 . Ainsi, certaines opérations en cours ont mis en évidence des problé- matiques non prévues, des difficultés techniques et des évolutions des don- nées d’entrée, qui modifient de façon importante le déroulement contrac- tuel et le scénario des opérations de démantèlement ; et réglementaires ou des durées d’ins- truction des dossiers plus longues que complémentaires de sûreté3 génèrent des travaux significatifs d’amélioration de la sûreté y compris dans les installa- tions en cours ou en voie de démantèle- ment. Autre exemple, la règlementation amiante de 2012 induit des contraintes qui viennent s’additionner à la réglemen- tation propre aux installations nucléaires ; 2 Par état initial, on entend état précis de l’instal- lation au démarrage des opérations d’assainis- sement et de démantèlement. 3 Demandées par l’Autorité de sûreté nucléaire (ASN) aux exploitants nucléaires suite à l’acci- dent de Fukushima. déchets radioactifs, en particulier du MA-VL, et des spécifications de condi- tionnement des déchets. Il existe par exemple un risque de non-acceptation de certains colis de déchets MA-VL ainsi qu’un risque de décalage de la mise en service industrielle du stoc- kage Cigéo ; la décision de construire un site de subsurface pour les colis de déchets FA-VL n’a par ailleurs pas encore été prise ; final, pour les installations démantelées et assainies, avant leur déclassement. Ce point est actuellement en cours de discussion avec les autorités de sûreté ; - nancières en cas d’augmentation des charges, conduit à modifier le planning des opérations ainsi qu’à des surcoûts à terminaison. Stratégie de démantèlement au CEA L’arrêt progressif des installations nu- cléaires du CEA est dû soit à leur obso- lescence technique, soit au fait qu’elles ne correspondent plus aux normes ac- tuelles de sûreté, soit à l’évolution des programmes du CEA-DEN. La stratégie du CEA est conforme aux recommandations des autorités de sûre- té nucléaire : démantèlement immédiat, chaque fois que cela est réalisable, afin de diminuer les risques le plus rapide- ment possible. Dans un contexte budgé- taire contraint, et devant l’augmentation progressive des installations à l’arrêt, le CEA priorise le démantèlement des ins- tallations présentant les risques radiolo- giques les plus importants. La stratégie de démantèlement du CEA repose, pour l’état final recherché à l’issue des opérations de démantè- lement, sur une installation assainie, c’est-à-dire dont la radioactivité résiduelle a été enlevée. Si, pour des raisons tech- 44 REE N°1/2016 LE DÉMANTÈLEMENT DES CENTRALES NUCLÉAIRESDOSSIER 1 niques, toute la radioactivité ajoutée ne pouvait être enlevée, la contamination résiduelle serait caractérisée (étendue et niveau), fixée et des mesures spécifiques de surveillance seraient définies. L’installation pourrait être réutilisée pour des activités industrielles à carac- tère nucléaire ou non-nucléaire. Ceci sous-tend que l’état radiologique de l’installation doit être compatible avec cette réutilisation, en particulier qu’il n’y ait aucun risque de contamination et que l’exposition aux rayonnements soit aussi faible qu'il est raisonnablement possible, sans dépasser la valeur de 300 µSv/an pour les personnes qui seraient ame- nées à travailler dans l’installation. L’ensemble des actions du CEA s’ins- crit dans un cadre législatif national, complété par un ensemble de réglemen- chantier de démantèlement, administra- tives et opérationnelles, sont suivies par les autorités de sûreté avec l’expertise technique de l’Institut de radioprotection et de sûreté nucléaire (IRSN). Dans le cadre de leur mission de contrôle des activités en installation nu- - reté nucléaire ont adressé au CEA, en juillet 2015, un courrier conjoint demandant : démantèlement ; des matières et des déchets radioactifs ; financières consacrées aux opérations. Ce travail, qui a d’ores et déjà débuté, CEA à revoir ses priorités, mais aussi les scénarios et les chroniques de ses opé- rations. Organisation et impact économique Le CEA-DEN assure la maîtrise d’ou- vrage et le pilotage opérationnel de l’ensemble des programmes d’assainis- sement et de démantèlement de ses installations. Il établit la stratégie, fixe les objectifs des projets (performance, coût, délais) et les règles de management, affecte les moyens financiers et définit les effectifs CEA afférents. Il s’appuie sur une unité, en charge de l’exécution de l’ensemble des projets, qui garantit ainsi la capitalisation du retour d’expérience. Il mène également une R&D de pointe pour contribuer à améliorer la sûreté des opérations et à réduire les coûts, les délais et les déchets. Les opérations d’assainissement et de démantèlement elles-mêmes sont confiées à des entreprises, aussi bien des grands groupes que des petites et entreprises doivent être habilitées par la « Commission d’acceptation des entre- prises en assainissement radioactif et démantèlement d’installations nucléaires » (CAEAR) du CEA pour pouvoir être consultables sur un marché nucléaire d’assainissement-démantèlement. d’euros par an pour ses programmes d’assainissement et de démantèlement, d’exploitation et de gestion des déchets (reprise, conditionnement, entrepo- sont réinjectés dans l’industrie française. Les chantiers d’assainissement-dé- mantèlement nucléaire et de RCD ont un impact économique important : requises (parfois valorisables dans d’autres secteurs) ; sur des durées relativement longues ; - per, en France et à l’international. La grande diversité de ces opéra- tions, qu'elle soit liée à la nature des ins- tallations, leur taille ou leurs spécificités techniques, confère au CEA-DEN une expertise unique dans les domaines : conception et de la conduite d’opéra- tions de démantèlement ; provenant des opérations de déman- tèlement ou des opérations de RCD historiques jusqu’à la production de colis qualifiés, à destination des sites actuels et futurs de stockage, gérés par l’Andra ; démantèlement, de la gestion des déchets et de la réhabilitation des bâti- ments et des sols. La R&D et la haute technologie en soutien Les chantiers d’assainissement-dé- mantèlement nucléaire appellent dif- férents savoir-faire et technologies. Le CEA-DEN mène des actions de R&D de pointe dans l’objectif de diminuer les coûts, les quantités de déchets et d’amé- liorer la sûreté des chantiers. Ces actions sont menées en collaboration avec des industriels, qui peuvent ensuite les valo- riser pour d’autres maîtres d’ouvrage. Ainsi, la stratégie du CEA consiste à valo- riser, au profit de ses propres chantiers mais aussi du tissu industriel français, les résultats de la R&D qu’il mène et le « retour d’expérience » de ses chantiers d’assainissement-démantèlement. Concrètement, les actions de R&D couvrent tous les grands domaines scientifiques et techniques de l’assainis- sement et du démantèlement nucléaire : installations et des sols avant engage- ment, durant les opérations et après assainissement et démantèlement ; hostile : robotique, réalité virtuelle, découpe laser, etc. (figure 2) ; des sols (figure 3) ; des effluents ; REE N°1/2016 45 Le démantèlement des installations nucléaires à la Direction de l’énergie nucléaire du CEA Figure 2 : Simulation en réalité virtuelle d’une intervention téléopérée sur une cellule blindée avec visualisation des points irradiants - Crédit photo : CEA. Figure 3 : Mise au point des gels solidifiants et aspirables réduisant les quantités d’effluents générés lors de la décontamination de surfaces. Crédit photo : S. Le Couster/CEA. 46 REE N°1/2016 LE DÉMANTÈLEMENT DES CENTRALES NUCLÉAIRESDOSSIER 1 gestion des déchets et des transports. Les grands chantiers de démantèlement Le centre de Fontenay-aux-Roses Les opérations conduisent le centre, « berceau » du nucléaire français, à une reconversion vers des activités de recherche et d’innovation en sciences du vivant et en biotechnologies. Les chantiers d’assainissement-démantè- c’est à Fontenay-aux-Roses qu’ont eu lieu les toutes premières recherches en chimie de haute activité sur le cycle du combustible. La fin du chantier d’assai- nissement et de démantèlement des anciennes installations nucléaires du tient compte d’aléas potentiels sur le comportement des infrastructures au cours des phases du chantier ou du fait que certaines zones doivent être décontaminées par des robots et en télémanipulation. L’une des principales difficultés tech- niques du chantier réside dans le déman- tèlement d’un ensemble d’équipements chaînes blindées pour les travaux de recherche et d’un ensemble de galeries et de cuves pour entreposer puis traiter des effluents liquides de haute activité. Il s’agit aujourd’hui de réaliser les amé- nagements permettant de réaliser les opérations de démantèlement à dis- tance à l’aide d’engins téléopérés puis d’évacuer les déchets issus du démantè- programme de démantèlement consiste à « reprendre » des déchets radioactifs anciens dont le conditionnement ne correspond plus à la réglementation. Ce programme est actuellement doté chaque année, appelé ensuite à décroître avec l’avancement des opérations. Le centre de Marcoule, un centre de référence dans le domaine de l’assainissement et du démantèlement nucléaire le centre de Marcoule est auiourd'hui devenu la référence dans le domaine de l’assainissement et du démantèle- et duconditionnement des déchets anciens. En effet, Marcoule était dans les an- nées 50 le centre pionnier de l’industrie nucléaire française. C’est là qu’ont été construits les premiers réacteurs électro- nucléaires français et la première usine de traitement des combustibles usés. De ce fait, Marcoule est aujourd’hui pionnier dans les chantiers de démantèlement, avec un programme sans équivalent par son ampleur autour notamment de l’usine de retraitement (figure 5). Des laboratoires de R&D pour le démantèlement y sont également im- plantés et très actifs ainsi que des forma- Figure 4 : Extraction de deux blocs de béton dans une installation en cours de démantèlement au CEA Fontenay-aux-Roses - Crédit photo : CEA. REE N°1/2016 47 Le démantèlement des installations nucléaires à la Direction de l’énergie nucléaire du CEA projets innovants s’y développent, qui permettront de valoriser les compétences uniques qui y ont été développées et qui ont pour objectif de créer de la valeur et de l’emploi localement, notamment dans dont la viabilisation se termine. de l’assainissement-démantèlement des laboratoires et installations du cycle, qui porte en particulier un projet sur une plate-forme d’industrialisation des procédés d’assainissement-démantèle- ment ainsi qu’un pôle de formation dans ce domaine, verra l’implantation sur ce spécialisés. L’objectif de ce projet est d’encourager les transferts de techno- logies et la R&D collaborative entre les principaux acteurs français du déman- tèlement. Il permettra notamment de préserver la valeur existante des bas- sins industriels, d’améliorer l’offre et la compétitivité des entreprises et d’offrir de nouvelles formations. Au-delà du seul secteur nucléaire, il s’agit aussi de favoriser le développement d’une filière française d’excellence plus large, dans la déconstruction de sites industriels de toutes natures, la dépollution de sols et le traitement et le recyclage de matériaux énergétiques et de déchets. Sur le centre CEA de Marcoule est également implanté un espace d’infor- mation « InfoDEM » sur la thématique de l’assainissement-démantèlement, qui propose la découverte des programmes, outils et méthodologies (notamment les robots d’intervention ainsi qu’une salle d’immersion de simulation en 3D), sou- lignant l’important potentiel d’innovation technologique de cette filière. Participation au comité stratégique de la filière nucléaire En 2013, une nouvelle instance per- manente d’expertise et de consultation pour le gouvernement, représentative de tous les acteurs de l’industrie a été créée : le Conseil national de l’industrie (CNI). Son objectif est l’élaboration et la conduite d’actions de transformation du tissu productif français. Il regroupe des représentants des entreprises indus- trielles, des organisations syndicales, des personnalités qualifiées, des élus, des re- présentants des collectivités territoriales et des membres de l’administration et s’appuie sur des comités stratégiques de filière (CSF) correspondant chacun à une filière stratégique de l’industrie française. la filière nucléaire (CSFN) a dédié l’un de ses groupes de travail à la thématique spécifique de l’assainissement, du déman- tèlement et de la RCD, auquel participe le CEA, et qui a focalisé son activité sur l’identification de leviers d’amélioration de la performance de la filière ainsi que sur l’identification de futures zones commer- cialement porteuses à l’international. Le groupe de travail propose des actions pour améliorer la visibilité des différents acteurs (donneurs d’ordre, industriels) sur ce segment de marché. Ces actions et recommandations portent notamment sur : Figure 5 : Chantier de reprise de bitume à UP1, au CEA Marcoule -Crédit photo : S. Le Couster/CEA. 48 REE N°1/2016 LE DÉMANTÈLEMENT DES CENTRALES NUCLÉAIRESDOSSIER 1 - cation du cadre réglementaire, qui devient de plus en plus contraignant sur les plannings des projets ; intégrant un partage des analyses de risques et des jalons techniques inter- médiaires ; besoins industriels du démantèle- ment ; paramètre fondamental dans l’optimi- sation des projets de démantèlement et le développement de techniques de caractérisation et de modélisation 3D ; Conclusion Les installations du CEA en cours de démantèlement sont les installations pionnières de la filière nucléaire. Mener à bien ces opérations complexes est une garantie de la bonne maîtrise de l’ensemble du cycle du nucléaire. Le CEA a l’objectif constant de mener à bien ces projets, intégrant la maîtrise de la sûreté, de la radioprotection, de la sécurité et de la protection de l’environ- nement, ceci dans le respect des délais et des coûts, malgré les difficultés inhé- rentes à ce domaine, liées notamment à la connaissance insuffisante de l’état initial de ces installations historiques et à leur diversité. Néanmoins, les méthodes et les technologies de démantèlement sont maintenant opérationnelles et béné- ficient de l’apport continu de la R&D menée par le CEA ainsi que du retour d’expérience accumulé, pour amélio- rer encore davantage la réalisation des chantiers et en optimiser le coût. Ce domaine, dont l’impact écono- mique continuera à être fort dans les années qui viennent, est maintenant mature, comme en témoigne le retour d’expérience du CEA Grenoble, premier grand chantier à l’échelle d’un site qui se termine après l’assainissement et le démantèlement de l’ensemble des ins- tallations de recherche comprenant trois réacteurs expérimentaux, un laboratoire installations de traitement de déchets et d’effluents radioactifs. Le CEA va poursuivre dans les années futures les nombreuses opérations d’as- sainissement et de démantèlement de ses installations nucléaires à l’arrêt, tout en les priorisant en fonction des risques radiologiques et des impératifs de sûreté. Figure 6 : Contrôles radiologiques d’un couloir chaud du laboratoire de moyenne activité à Grenoble - Crédit photo : E. Stanislas/CEA. L'AUTEUR Laurence Piketty est diplômée de l’Ecole nationale supérieure de doctorat en physique obtenu en l’Assainissement et du démantèle- ment nucléaire au sein de la direc- tion de l’Energie nucléaire du CEA. De mai 2012 à juillet 2013, elle était conseillère technique auprès de l’Administrateur Général du CEA après avoir été de février 2011 à mai 2012, conseillère technique - nistre François Fillon, en charge de la recherche et de l’enseignement supérieur.