A l’arrêt depuis le mois de février dernier dans le cadre de sa troisième visite décennale, le premier réacteur de la centrale nucléaire de Saint-Alban, en Isère, bénéficie d’un programme de maintenance et de modernisation complet prévu dans le cadre du Grand carénage. Outre les contrôles de sûreté et de sécurité habituels, l’unité de production 1 profite cette année d’une véritable cure de jouvence destinée à faire basculer définitivement l’installation dans le XXIe siècle. Numérisation du contrôle-commande, simulateur de conduite digitale, la centrale entre, via toutes ces innovations, dans une nouvelle ère digitale, promesse d’une filière nucléaire toujours plus performante

Numériser le système de pilotage des centrales

Souhaitant à la fois optimiser la production de ses centrales nucléaires et mieux maîtriser les arrêts de réacteurs, le groupe énergétique français EDF prévoit dans le cadre du Grand carénage, de moderniser de manière significative le fonctionnement de ses installations. Si l’ensemble des outils de production seront renouvelés (générateurs de vapeur, alternateurs, etc.), les salles de commande et de gestion des unités de production doivent être elles aussi totalement repensées.

A Saint-Alban par exemple, le réacteur n°1 de la centrale iséroise, dont la visite décennale est en cours, profite de l’occasion pour se refaire une santé et incorporer les nouvelles techniques numériques et digitales. La salle de conduite et le contrôle-commande de cette unité ont bénéficié d’un programme de rénovation complet permettant d’optimiser l’ensemble des systèmes de mesure et des fonctions de régulation et de protection de l’installation. Cette rénovation s’applique par exemple aux trois systèmes majeurs du contrôle-commande du cœur de réacteur dont la protection du réacteur, la protection neutronique et les grappes de contrôle du réacteur. Principalement constitués de calculateurs programmés, ces éléments sont en mesure de procéder à un arrêt automatique du réacteur de façon quasi instantanée dès qu’ils détectent la moindre irrégularité dans les paramètres.

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De manière plus générale, l’utilisation de commandes de pilotage numériques permet d’améliorer l’interface entre les opérateurs et la centrale, offre une meilleure qualité de présentation des informations, et accroît les capacités de surveillance et d’analyse des données. Comme l’explique dans les Echos Guillaume Guichard, chef de service conduite de la tranche 1 de Saint-Alban. “On a un peu changé d’ère en passant des enregistreurs papier aux enregistreurs numériques“, mais ce n’est pas seulement cosmétique, “cela donne accès à des informations importantes en une image et améliore le confort d’exploitation“. Déjà réalisé en 2016 sur les réacteurs de Paluel en Seine-Maritime et Cattenom 1 en Lorraine, ce type de chantier de modernisation devrait se multiplier d’ici 2019 et concernait dans un premier temps les 20 unités de production du palier 1300 MW.

Optimiser la disponibilité des réacteurs nucléaires

La modernisation des salles de pilotage des centrales constitue la clé de voûte d’un programme plus global de digitalisation des équipements nucléaires qui promet pour l’exploitant, plus de souplesse dans le fonctionnement et surtout de meilleures performances sur le plan technique. Les logiciels de simulation et de maquettage dédiés à la formation, les outils de gestion et de couplage des données et de l’information sur l’intégralité de la chaîne de production, offrent de fortes perspectives de réduction des coûts et permettront de répondre de manière optimisée aux enjeux de compétitivité de la filière. A terme, ces technologies permettront par exemple d’être beaucoup plus précis en matière de maintenance prédictive, de diminuer le nombre d’arrêts non planifiés, et donc d’augmenter la disponibilité des réacteurs et leur productivité.

“Le grand enjeu, c’est de se servir des dernières technologies disponibles en matière de numérique pour faciliter la maintenance du parc et notamment la réalisation (du programme de rénovation) du grand carénage“, explique Pierre Béroux, directeur de la “transition numérique industrielle” de la production et de l’ingénierie du groupe. Pour y parvenir, le groupe EDF a déjà équipé les centrales de Paluel, Cattenom, Gravelines, Dampierre et Bugey d’un simulateur de conduite numérique qui reproduit à pleine échelle une salle de commande de réacteur composée de 220 écrans tactiles et sensitifs (les centrales de Saint-Alban et du Tricastin sont équipées d’un simulateur identique mais de taille réduite). Les possibilités ouvertes par la simulation sont ici multiples et permettent notamment d’explorer des situations difficilement accessibles (notamment le comportement des installations en situation accidentelle), de confronter les modèles théoriques à l’expérience, et d’optimiser les coûts et les durées de conception.

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Un autre outil de réalité virtuelle développé par les équipes du département R&D d’EDF et baptisé VVproPrépa, récompensé du Prix Innovation au service de la performance industrielle, offre la possibilité d’explorer virtuellement et dans les moindres détails l’intérieur des bâtiments réacteur, et promet ainsi de faciliter la préparation des chantiers de maintenance. Ce logiciel doit en effet résoudre le problème d’inaccessibilité d’un bâtiment réacteur en fonctionnement et permettre un gain de performance sur les arrêts en réduisant leur durée. D’ici trois à cinq ans, des “jumeaux numériques” des installations âgées de 20 ou 30 ans permettront même de simuler en temps réel l’état des centrales existantes et de partager les informations recueillies avec les fournisseurs et les différentes directions du groupe. Ces clones virtuels seront réalisés à l’aide de scanners lasers ou des photographies 3D, et permettront entre autres, de mieux prévoir les arrêts de tranche, de réduire les délais de traitement et d’anticiper les pannes éventuelles.

Pour une filière nucléaire plus compétitive

En fin de compte, si certains de ces nouveaux outils sont encore en cours d’expérimentation, ils devraient inévitablement se généraliser et promettre une gestion des installations à la fois plus sûre et plus compétitive. Les dispositifs de traçabilité des matériaux, de gestion des données, de modélisation virtuelle, et de manière plus générale, l’ensemble des progrès liés à la digitalisation croissante de l’industrie, permettront d’augmenter l’efficacité de chaque unité de production via la réduction des re-saisies et des erreurs humaines.

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Selon Xavier Ursat, directeur exécutif du groupe EDF, “la transformation numérique est un des leviers fondamentaux” pour gagner en compétitivité et assurer une meilleure coopération au sein de la filière. L’industrie nucléaire doit se réinventer et transformer ces outils numériques en avantages comparatifs si elle veut faire face à la concurrence accrue des énergies fossiles et renouvelables.

Crédits photo : EDF