Les apports d’EDF au projet
EDF pilote le projet collaboratif Réacteur Numérique, qui embarque neuf partenaires autour d’un programme de recherche et développement ambitieux pour la filière nucléaire. Focus sur l’expertise EDF mobilisée.
La R&D d’EDF est chargée d’assurer le bon déroulement et la réalisation du projet vis-à-vis de la Banque Publique d'Investissement (Bpifrance) et du GIFEN, le Groupement des Industriels Français de l'Energie Nucléaire.
« Notre rôle consiste à orchestrer techniquement et d'un point de vue organisationnel la bonne conduite du projet, à donner le sens et exprimer clairement l’ambition de la filière en tant que chef de file, précise Benoit Levesque, chef de file du projet à la R&D d’EDF. Nous devons surtout fédérer et mobiliser, dans la durée, tous les talents utiles internes et chez nos partenaires pour réussir le projet. Nous sommes également le premier contributeur au projet avec une participation prévue sur l’ensemble des principales activités ».
Compétences en physique des réacteurs et en numérique
Au sein de la R&D d’EDF, plusieurs départements au travers de plus de 10 groupes de recherche sont mobilisés. Les départements Mécanique des Fluides, Énergie et Environnement (MFEE), Performance et Prévention des Risques Industriels du Parc par la Simulation et les Études (PERICLES) ainsi que le département Performance, Risque Industriel, Surveillance pour la Maintenance et l'Exploitation (PRISME) apportent leurs compétences techniques et leurs moyens dans de nombreuses disciplines liées à la physique des réacteurs (neutronique, thermo-hydraulique, thermomécanique, accidents graves) et au numérique (simulation, calcul haute performance, cyber sécurité, intelligence artificielle, analyse des données et modélisation statistique, réalité virtuelle).
De plus, les unités opérationnelles comme l’Exploitation (DPN), la Direction Technique (Direction Ingénierie Projet Nouveau Nucléaire - DIPNN), la Division de l’ingénierie du parc en exploitation (DIPDE) et le Programme de transformation numérique SWITCH (DSPTN) sont parties prenantes du projet. Dès son émergence, elles ont participé aux expressions des besoins. Ces unités restent fortement mobilisées en contribuant activement aux évaluations et à la valorisation des résultats du Réacteur Numérique au plus près des objectifs industriels d’EDF.
Comme le CEA et Framatome, EDF met également à la disposition du consortium ses moyens de calculs scientifiques haute performance ainsi que ses codes et plateformes de simulation afin d’assurer l’interopérabilité au sein de la filière de tout cet actif. C’est enfin le principal intégrateur des résultats dans son laboratoire d’Innovations Numériques de la Filière Nucléaire situé à EDF Lab Paris-Saclay (Le ConnexLab). Un grand défi qu’il faut relever en appliquant dans la gouvernance du projet de recherche les meilleures techniques d’Ingénierie Système.
Transcription
Réacteur Numérique, le point avec Cécile CLARENC-MACÉ
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Le réacteur numérique : simuler pour innover
En 2020, le réacteur numérique est au cœur des innovations.
Un jumeau numérique : pour qui ? Pour quoi faire ?
Ce projet de réacteur nucléaire numérique a trois objectifs principaux, pour nous.
Le premier, c'est de pouvoir réaliser des études de simulation au plus proche de la réalité de nos installations et avec des codes multiphysiques qui soient qualifiés vis à vis de l'Autorité de sûreté nucléaire.
Le deuxième, c'est de mettre à disposition des équipes de conduite un outil d'entraînement qui soit près de leur environnement de travail, souple d'utilisation et cependant toujours qualifié vis à vis de l'autorité de sûreté.
Et le troisième enjeu, c'est de valoriser financièrement nos codes de calcul et notre savoir faire d'exploitant nucléaire au travers de services de simulation à haute valeur ajoutée.
Quelles expertises sont utilisées dans le projet ?
EDF participe principalement avec sa Direction Recherche et Développement et on met en avant notre expertise en simulation numérique des physique des réacteurs nucléaires. Il faut savoir qu'EDF est à la pointe des avancées scientifiques dans ce domaine avec deux grands codes de référence qui sont Neptune CFD en terme d'hydraulique dysphasique et Cocagne en neutronique. Le deuxième champ d'expertise sur lequel nous intervenons, c'est la conception de systèmes d'information complexes et le calcul haute performance avec l'ensemble des disciplines que ça mobilise, on peut citer la cybersécurité, l'algorithmique et l'ingénierie systèmes.
En quoi consiste l'innovation apportée par le projet ?
Parmi les nombreuses innovations du projet, je vais insister particulièrement sur deux. La première, c'est la mise en œuvre innovante qu'on fait des méthodes d'ingénierie système avec un couplage entre la gestion du projet et l'objet technique, le réacteur numérique produit par le projet. Et ce faisant, on montre la voie à l'ingénierie nucléaire dans sa transition numérique. La deuxième innovation importante, c'est le lien permanent qu'on va établir entre les outils de simulation et la réalité de nos installations, que ce soit leur configuration matérielle ou leur comportement dynamique. On va injecter dans les outils de calcul des grandeurs physiques caractéristiques de l'état courant de l'installation et l'historique récent qui influe sur le comportement du cœur. Tout cela se fait en coordination avec les équipes d'ingénierie et d'exploitation de nos centrales nucléaires, de manière à assurer l'adéquation entre le réacteur numérique et leur enjeu métier et ainsi viser une utilisation opérationnelle dès 2025.
Une phase d’instruction de deux ans
Voilà déjà de nombreuses années qu’EDF travaille sur des outils de simulation du réacteur. « La genèse du projet vient des demandes de l’exploitant et de l’ingénierie nucléaire formalisées fin 2017 dans une Note d’Orientations Stratégiques « Outils de simulation et de réalité virtuelle », rappelle Benoit Levesque, chef de file du Projet Réacteur Numérique. « Nous avons commencé à travailler sur le sujet en interne. Mais face à des besoins communs à la filière, nous avons ensuite porté la question et lancé des pré-études au sein de l’Institut de Recherche Tripartite (I3P), qui rassemble EDF, le CEA et Framatome en temps que Brique Usine Nucléaire Du Futur « Réacteur Numérique » tout au long de l’année 2018. »
Un premier dossier au Programme d’Investissements d’Avenir en tant que Projet de recherche et développement Structurants Pour la Compétitivité (PSPC) est déposé en janvier 2019 à la suite de la labellisation scientifique du pôle de compétitivité Nuclear Valley obtenue en décembre 2018.
« Le comité de sélection composé d’experts, de représentants ministériels, de Bpifrance et du Secrétariat général pour l'investissement (SGPI) nous a demandé des ajustements et des compléments tout au long de l’année 2019, confie Benoit Levesque. Pour finir, nous avons constitué un dossier de plus de 800 pages qui a été validé au travers de trois auditions successives. Le courrier de décision de financement du Premier ministre a été reçu le 24 décembre 2019, en guise de cadeau de Noël ! Le projet a démarré sur les chapeaux de roues dès janvier 2020. »
