Infrastructure, énergie et matériauxFebruary 1, 2024

SMR & Jumeau virtuel : en route pour l’avenir !

Avec l’émergence des SMR (Small Modular Reactor), de nouvelles perspectives se dessinent. Pour être à la hauteur de l’enjeu et rester dans les temps de l’urgence environnementale, le recours aux jumeaux virtuels s’impose comme une nécessité.
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Avatar Victoria Martinez

Alors que la France a décidé d’accélérer le rythme vers une production d’électricité décarbonée, plus personne ne doute de la pertinence du nucléaire. Avec l’émergence des SMR (Small Modular Reactor), de nouvelles perspectives se dessinent. Pour être à la hauteur de l’enjeu et rester dans les temps de l’urgence environnementale, le recours aux jumeaux virtuels s’impose comme une nécessité. Explications.

SMR… Trois lettres pour une double promesse. Derrière l’acronyme de Small Modular Reactor, on trouve en effet une réponse potentielle à deux enjeux majeurs : d’un côté, la décarbonation de la production d’électricité. De l’autre, la souveraineté énergétique de la France dont le caractère impérieux a été remis en lumière par le contexte géopolitique mondial. Alors que l’urgence à réduire les émissions de gaz à effet de serre pour lutter contre le changement climatique se fait désormais ressentir au quotidien, les SMR, ou Petits Réacteurs Nucléaires Modulaires, sont désormais considérés comme une solution d’avenir et ce, pour plusieurs raisons.

SMR : des atouts à profusion

Un SMR est un réacteur nucléaire de petite taille, conçu pour être modulaire, ce qui signifie qu’il est construit en modules individuels. Contrairement aux réacteurs conventionnels qui sont de grande taille et coûteux à construire, les SMR sont plus petits et, par conséquent, plus faciles à fabriquer en usine, avant d’être assemblés sur site. Cette approche permet une construction plus rapide et moins coûteuse. La puissance d’un SMR, comprise entre 20 et 300 MWe, comparée aux réacteurs conventionnels (EPR) atteignant jusqu’à 1650 MWe autorisent un déploiement plus rapide bien sûr mais également un démantèlement plus aisé lorsque l’infrastructure arrive en fin de vie. L’autre atout différenciant des SMR, c’est leur polyvalence. En effet, de par leur conception, ils peuvent être utilisés autant pour la production d’électricité, que pour la chaleur industrielle, ou encore la désalinisation de l’eau. Cette polyvalence constitue une perspective de flexibilité qui peut contribuer à la diversification des sources d’énergie. ce qui facilite la mise en place de mécanismes de sécurité avancés pour réduire les risques de fusion du cœur, ainsi que le contrôle de ces mécanismes. En outre, les risques d’émissions radioactives en cas d’incident sont évidemment inférieurs à ceux d’un réacteur conventionnel.

Dans la course à l’innovation énergétique, l’industrie nucléaire s’apprête à franchir une étape cruciale. Si la plupart des SMR s’appuient aujourd’hui sur la fission nucléaire, c’est désormais vers la fusion nucléaire que s’orientent désormais les développements. Contrairement à la fission, qui génère des déchets radioactifs nécessitant une gestion complexe et coûteuse, la fusion produit principalement de l’hélium, un gaz inoffensif. Par ailleurs, la fusion nucléaire utilise comme combustible des isotopes de l’hydrogène, tels que le deutérium et le tritium, qui sont abondamment disponibles dans l’eau et le lithium. Ces ressources sont pratiquement inépuisables, garantissant une sécurité d’approvisionnement à long terme. Les promesses sont fortes mais il faut encore les transformer en réalités industrielles capables de répondre à nos enjeux de durabilité et de souveraineté énergétique. C’est dans ce cadre que le jumeau virtuel intégré dans la 3DEXPERIENCE entre en jeu !

Accélérer l’innovation avec les jumeaux virtuels…

Entre pression géopolitique et urgence environnementale, la filière du nucléaire est confrontée à une réalité paradoxale : aller toujours plus vite dans la course à l’innovation sans jamais renoncer à la moindre exigence de sécurité. En s’appuyant sur des jumeaux virtuels de SMR, il est possible de gagner un temps précieux à tous les stades du cycle de vie de ces infrastructures.  De la conception à la construction, en passant par l’exploitation et la maintenance, l’exploitation des jumeaux virtuels constitue non seulement un accélérateur d’innovation mais aussi un catalyseur de l’efficacité opérationnelle de l’exploitation et la maintenance des SMR. En effet, la conception des SMR est une étape aussi critique que complexe.

Les jumeaux virtuels permettent de simuler différents scénarios de conception avant la construction réelle. Ce faisant, ils contribuent à circonscrire des erreurs de conception coûteuses à corriger une fois que la construction a commencé. Les jumeaux virtuels permettent d’identifier et de résoudre les problèmes en amont, réduisant ainsi les coûts et les délais. Par ailleurs, le recours à des modèles numériques avancés pour simuler le comportement du SMR dans diverses conditions permet d’explorer de manière approfondie les performances, la sécurité et la durabilité de la conception et même, de s’inscrire dans une démarche d’optimisation continue. Au terme de la conception, les bénéfices des jumeaux virtuels persistent dans la phase de construction en facilitant par exemple la planification de la construction plus précise en simulant chaque étape du processus. Cela garantit que les ressources, le personnel et les matériaux sont utilisés de manière optimale. Les ouvriers et techniciens de la construction peuvent être formés à l’aide de jumeaux virtuels pour se familiariser avec les procédures et les équipements, améliorant ainsi l’efficacité et la sécurité sur le chantier.

Exploitation et maintenance optimisées

Une fois en service, les SMR doivent être surveillés et entretenus de manière continue. Les jumeaux virtuels permettent de surveiller en temps réel les performances des réacteurs afin de détecter toute anomalie ou défaillance potentielle de manière proactive. En anticipant les besoins de maintenance, les interruptions de service sont minimisées, ce qui garantit une disponibilité maximale des SMR. Mais les apports des jumeaux virtuels ne s’arrêtent pas là ! Ils constituent un outil précieux pour la formation des équipes de maintenance des SMR qui peuvent sans cesse améliorer leurs procédures et méthodes en simulant des scénarios d’urgence pour aider le personnel à se préparer à réagir efficacement en cas d’incident, renforçant ainsi la sécurité. Simulation numérique, jumeau virtuel, dimension collaborative, la puissance fonctionnelle de la plate-forme 3DEXPERIENCE permet à Dassault Systèmes de se positionner comme un rouage clé de la transformation de l’industrie du nucléaire. Certains acteurs ne s’y sont pas trompés à l’instar de l’Autorité de Sécurité Nucléaire britannique qui annonçait avant l’été 2023, développer une usine d’énergie de fusion avec la plate-forme 3DEXPERIENCE de Dassault Systèmes.

NAAREA redéfinit les échelles du temps grâce au jumeau virtuel

La start-up française NAAREA développe un microréacteur innovant, le XAMR, pour répondre à la demande croissante d’énergie tout en réduisant les émissions de carbone. Grâce à une approche novatrice et à la plate-forme 3DEXPERIENCE, NAAREA est parvenue à créer un jumeau virtuel de son réacteur pour gérer l’ensemble de son cycle de vie, de sa conception à sa mise en service.

Découvrez-en plus dans notre vidéo :

Envie d’allez plus loin ? Découvrez en plus sur les enjeux du nucléaire sur notre page Industries : Infrastructure, Énergie et Matériaux

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