Le numérique au service de l’efficacité et de la sûreté nucléaire

Le concept de jumeau numérique, ou « digital twin » en anglais, date du début des années 2000. Il s’agit du modèle numérique d’un objet ou d’un système physique qui vise à renforcer son efficacité opérationnelle, à optimiser son fonctionnement, ou à améliorer sa maintenance prédictive. Ces doubles digitaux se sont développés dans le secteur aéronautique et se sont petit à petit étendus à l’ensemble des secteurs industriels.

Cloner les réacteurs nucléaires français…

C’est donc en toute logique que les acteurs du secteur nucléaire se sont interrogés sur les avantages de la numérisation de leurs installations. La question est d’ailleurs au cœur d’un important programme de Recherche & Développement lancé par les équipes d’EDF il y a maintenant 4 ans. Des travaux qui viennent d’être validés dans le cadre du Grand Carénage et qui donneront donc lieu à la création de « clones numériques » des réacteurs nucléaires actuellement en service sur notre territoire.

« L’entreprise a engagé ce virage il y a trois ans. Puis, il y a eu une forte accélération avec l’arrivée de Jean-Bernard Lévy à la tête d’EDF[en novembre 2014, ndlr] .Il venait d’un monde totalement digitalisé chez Thales. Chez EDF, notre objectif est de nous inspirer de l’aéronautique, de ses avancées dans le domaine de l’entreprise étendue, en associant étroitement nos partenaires, en l’adaptant aux exigences du nucléaire. C’est une volonté partagée par tous », explique Pierre Beroux, directeur de la transition numérique industrielle de la production ingénierie chez EDF.

Une première série de jumeaux numériques devrait voir le jour au cours des trois prochaines années. EDF a en effet annoncé que des scans lasers et l’établissement de photos 3D permettraient dans un premier temps de créer des clones virtuels des têtes de séries du parc tricolore, c’est-à-dire des premiers réacteurs de chaque famille de centrales (900 1.300 et 1.450 MW).

… pour optimiser leurs performances

Cet important travail de numérisation des installations électronucléaires françaises vise dans un premier temps à simplifier les opérations de pilotage en simulant en temps réel l’état d’une centrale. Il s’agit également d’améliorer les performances quotidiennes des réacteurs du parc français en permettant le partage des données entre équipes, fournisseurs et sous-traitant. « L’étape suivante consiste à implémenter des programmes de big data. Ils nous permettront d’être beaucoup plus précis en matière de maintenance prédictive », précise M. Beroux.

La numérisation des installations nucléaires permettra, entre autres choses, de favoriser l’introduction de nouveaux outils de travail comme les tablettes tactiles connectées. Ces dernières pourront par exemple permettre d’optimiser les opérations de maintenance d’un collaborateur d’EDF en lui évitant des déplacements ou en les réduisant. On estime que l’introduction de ces seules tablettes permettrait de réduire d’une heure par jour le temps d’intervention d’un opérateur.

Les nouvelles technologies de l’information et de la communication devraient également permettre de renforcer la sûreté du parc nucléaire tricolore en réduisant le risque de piratage. « Il n’y a aucune passerelle organisée entre le pilotage du réacteur et tout ce qui relève de l’informatique de gestion. II y a une règle d’étanchéité absolue qui rend en pratique totalement impossible un risque de cyberattaque touchant le contrôle-commande des réacteurs », explique à ce titre M. Beroux.

Depuis 2013, l’instauration d’outils digitaux a permis de consolider les modules pédagogiques d’EDF. Le groupe reconnait en effet que le numérique permet de mieux préparer les futurs opérateurs au pilotage et à la maintenance des installations ainsi qu’à la prévention des risques. Le numérique permet de placer les stagiaires « dans les conditions les plus proches de la réalité, en prenant en compte certains paramètres : accessibilité, luminosité, exiguïté… La digitalisation ouvre des possibilités quasi infinies de mises en situation et de scénarios, limite les besoins matériels et ne met pas en danger le personnel ».

Un programme au cœur du Grand Carénage

Le directeur de la transition numérique d’EDF n’est actuellement pas en mesure d’affirmer que l’ensemble du parc nucléaire sera reproduit numériquement ou qu’une maquette de référence sera utilisée pour chaque sous-palier. Il a néanmoins précisé que les premiers jumeaux numériques nécessiteraient un investissement unitaire d’un million d’euros. Un coût qui est intégré au Grand Carénage, important programme d’investissement qui vise à prolonger la durée de vie et à renforcer la sûreté des réacteurs nucléaires français.

L’énergie nucléaire, ressource au coût compétitif et très peu émettrice de dioxyde de carbone, est aujourd’hui à l’origine de la production de plus de 75% de l’électricité qui circule sur notre réseau. Bien que son avenir soit au centre des débats sur la transition énergétique, l’atome est quoi qu’il en soit amené à conserver une place importante dans le mix énergétique tricolore au cours des prochaines décennies. C’est pour continuer à bénéficier de cette source d’électricité dans des conditions de sûreté optimales qu’EDF a décidé de lancer d’importants travaux de modernisation de son parc électronucléaire.

Ce programme d’investissement de 50 milliards d’euros, qui s’étendra jusqu’en 2025, permettra de lancer d’importants travaux de maintenance lourde pour remplacer certaines pièces essentielles des réacteurs (générateurs de vapeur, turbines, transformateurs, échangeurs, etc.). L’objectif étant de moderniser les équipements des centrales françaises afin d’intégrer les nouvelles normes de sûreté définies au lendemain de l’accident de Fukushima. Les opérations du Grand Carénage permettront notamment de prolonger la durée de vie des centrales existantes de 40 à 60 ans.

En lançant ce programme de Grand Carénage, l’opérateur français permet non seulement au parc nucléaire tricolore de rester compétitif , mais également d’accompagner l’émergence des énergies renouvelables intermittentes et des solutions performantes de stockage de l’électricité, comme prévu dans la loi sur la transition énergétique.

Crédit photo : @EDF – GOUHIER NICOLAS