Recherche et innovation

Accompagner la filière nucléaire

Publiée le : , dernière mise à jour : 29.06.2015

La sécurité des installations nucléaires est l’un des axes de recherche prioritaire de la Direction déléguée à l’énergie nucléaire du centre du CEA* à Saclay. Visite de la plateforme expérimentale Tamaris sur les effets des séismes et découverte de simulations numériques sur les futures centrales de 4e génération. 

Laboratoire "suspendu"

Derrière le nom fleuri de Tamaris* se cache une plateforme expérimentale à la hauteur impressionnante dotée d’un système de levage capable de soulever des dizaines de tonnes. Au sol, quatre tables vibrantes placées sur des vérins hydrauliques imitent les mouvements verticaux et horizontaux d’un séisme. Ce laboratoire est destiné à tester la résistance des bâtiments et des équipements face aux colères de la terre. Composants de réacteur nucléaire, armoire électrique mais aussi maisons en bois construites en zones sismiques sont ici mises à rude épreuve. On analyse le comportement en cas de tremblement de terre de modèles en béton armé, maçonnerie ou bois à l’échelle ou en taille réelle. Ces maquettes de dimensions conséquentes sont construites sur place. La plus grande table vibrante, Azalée, peut en effet supporter des structures de 100 tonnes mesurant 12 mètres de hauteur !

"Les effets de séisme de magnitude 6 à 7 peuvent être reproduits, cela nous permet de comparer la réalité avec les prévisions tirées des simulations numériques" résume Evelyne Foerster responsable du laboratoire au Département de Modélisation des Systèmes et Structures. Sous les quatre tables vibrantes, un cube de béton armé creux de 2 700 tonnes est suspendu sur des ressorts pour éviter les transmissions des secousses à l’extérieur. Dominant les expériences, les techniciens installés dans la "salle de contrôle" surveillent les paramètres des tests.

Fissures, déformations dynamiques et permanentes, les réactions des structures sont examinées minutieusement grâce à des capteurs enregistrant chaque modification en temps réel. Depuis 35 ans, Tamaris a réalisé des centaines de tests pour des industriels comme EDF et AREVA, des fabricants de matériels. Cette plateforme participe aussi à la conception et à la qualification d’installations du CEA.

Voyage au cœur du réacteur du futur

Quelques laboratoires plus loin, dans une salle de cinéma 3D, le réacteur nucléaire de quatrième génération ASTRID se dévoile de l’intérieur. Au fil de la séance, des nuances de bleu et de rouge matérialisent la circulation et la température des fluides caloporteurs refroidissant le cœur en fonctionnement. Cette animation est le résultat du travail croisé d’ingénieurs, d’informaticiens et de physiciens.

Ingénieur-chercheur au Département de Modélisation des Systèmes et Structures, Antoine Gerschenfeld nous explique les différentes étapes permettant de modéliser informatiquement le réacteur. "Imaginez une pièce de 10 centimes d'euro, prolongez-la pour en faire un cylindre d'un mètre de long : vous obtenez un crayon de combustible. Multipliez ce crayon par 250 et vous avez un assemblage. Le cœur du réacteur est composé à son tour de plus de 200 assemblages" nous explique-t-il, joignant l’image à la parole. Dans un second temps, on ajoute les différentes "couches" concentriques jusqu’à l’enveloppe extérieure en acier et béton pour obtenir un modèle numérique en 3D du réacteur constitué de millions de points. Des outils de calcul puissants permettent ensuite de modéliser les phénomènes physiques à l'œuvre dans le réacteur en fonctionnement.

Le but est d’améliorer l’efficacité du réacteur en situation normale mais aussi de simuler les conséquences d’un éventuel dysfonctionnement. Pendant notre venue, nous assistons ainsi à une simulation de panne des pompes de refroidissement. L’intérêt est de démontrer que même en cas de panne, la température n’excèdera pas les 900°C, seuil au-delà duquel le sodium utilisé pour refroidir le cœur se mettrait à bouillir. Plusieurs améliorations de conception successives permettant des baisses significatives de température ont été mises en évidence par cet outil. "Nous confrontons ces scénarios virtuels avec ce que nous savons en physique expérimentale" précise Antoine Gerschenfeld. La conception des futures centrales bénéficie des allers-retours entre ces différentes disciplines et méthodes.


*Commissariat à l’énergie nucléaire et aux énergies alternatives
*TAbles et Moyens d’Analyses des RIsques Sismiques

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