En France, pays où l’industrie nucléaire, civile mais aussi militaire, occupe une place importante, de nombreuses installations construites entre autres pendant les années 60 arrivent en fin de vie. Pour gérer leur arrêt et organiser une transition saine des sites et matériels concernés, le démantèlement est clé. Démantèlement nucléaire : de quoi parle-t-on ? Le démantèlement nucléaire consiste à organiser l’intégralité de la mise à l’arrêt d’un site nucléaire (civil comme militaire) qui arrive en fin de vie, et ce en supprimant les risques que ce dernier pourrait poser pour l’environnement et la population. L’un des objectifs est aussi de rendre possible la réutilisation de ce site en vue d’autres utilisations. Au niveau du territoire français, cette opération ne peut être autorisée que par l’Autorité de Sûreté Nucléaire (ASN), avec l’appui technique de l’Institut de Radioprotection et de Sûreté Nucléaire (IRSN) dans le respect du décret MAD DEM (Mise à l’Arrêt Définitif et Démantèlement). L’ASN définit ainsi le processus : « le démantèlement concerne l’ensemble des opérations techniques effectuées en vue d’atteindre un état final prédéfini permettant le déclassement. La phase de démantèlement succède à la phase de fonctionnement de l’installation et se termine à l’issue du processus de déclassement de l’installation » Ce type d’opération peut aussi concerner des armes ou encore des engins à propulsion nucléaire (porte-avions, sous-marins…). On estime aujourd’hui à 3 décennies le délai de démantèlement nécessaire d’une installation nucléaire en France, car les temps d’autorisation, de démantèlement et de déclassement sont longs (certains sont toutefois réalisés en 15 à 20 ans, notamment dans le cas des réacteurs à eau pressurisée). Un état des lieux à travers le monde et quelques chiffres pour saisir les enjeux Près de 450 réacteurs de production d’électricité sont en exploitation à travers le monde… et 65% d’entre eux sont en service depuis plus de 30 ans ! 64 % des 301 réacteurs à eau pressurisée (REP) fonctionnent depuis plus de 30 ans; 77 % des 75 réacteurs à eau bouillante (REB) fonctionnent depuis plus de 30 ans; Sur plus de 140 réacteurs nucléaires, 15 ont été entièrement démantelés et 50 sont en cours de démantèlement; En France, 19 installations (usines, réacteurs, laboratoires) ont été démantelées. 70 le sont dans le monde. Les étapes clés du démantèlement en France L’opération comporte plusieurs dimensions indispensables : l’arrêt complet de l’exploitation, bien sûr, mais aussi la démolition des bâtiments, des mesures de radioprotection pour les intervenants sur le chantier ou encore la gestion sécurisée de l’évacuation des déchets radioactifs. Il est important de noter que chaque pays peut privilégier une approche différente en matière de stratégie de démantèlement d’une installation nucléaire, telles que définies par l’AIEA : le confinement, le démantèlement différé et le démantèlement immédiat. Ce dernier permet de ne pas abandonner le démantèlement aux générations futures. C’est un choix rendu possible aujourd’hui grâce aux avancées et à la maîtrise des technologies de télé-opération et au développement de filiales de gestion des déchets. La réglementation française pousse d’ailleurs en ce sens. La loi du 17 août 2015 relative à la transition énergétique pour la croissance verte promeut le principe du démantèlement immédiat des installations nucléaires, à savoir un démantèlement le plus tôt possible après l’arrêt définitif de l’installation. Le démantèlement d’un site Différentes étapes sont prévues : l’arrêt définitif, le démantèlement partiel incluant la destruction des bâtiments, ainsi que le démantèlement intégral du bâtiment réacteur. Enfin, les matériaux dangereux et matières fissiles sont entreposés pour une longue période. Le démantèlement des bâtiments à propulsion nucléaire Ce cas concerne notamment les sous-marins nucléaires lanceurs d’engins (SNLE). Deux démarches distinctes sont nécessaires : le démantèlement lui-même, qui porte sur les opérations touchant à la sécurité nucléaire, et la destruction, qui pour sa part touche à la gestion de la coque après séparation de la tranche réacteur. C’est à la DGA que revient la maîtrise d’ouvrage du démantèlement, et à Navalgroup la maîtrise d’œuvre. Voici comment l’ASN synthétise les phases de vie d’une INB (Installation Nucléaire de Base) : © ASN Dans tous les cas, une opération de démantèlement comprend l’évacuation des équipements, matériaux, composants, l’élimination de la radioactivité du site, ainsi que l’assainissement des structures voire la démolition des bâtiments (dans le cas des réacteurs de puissance). Suite à l’opération, le site peut être considéré comme “green field” (n’importe quelle utilisation ultérieure est possible) ou “brown field” (utilisation industrielle au sens large). Les grands chantiers du moment EDF travaille sur la déconstruction de 9 réacteurs nucléaires de première génération (et de technologies différentes). D’autres installations sont aussi en cours de démantèlement, du côté d’AREVA et du CEA. Certains chantiers concernent l’ensemble d’un site, d’autres visent “seulement” les ateliers. Parmi les opérations de démantèlement, on peut citer : La centrale de Fessenheim Le réacteur de Chooz A dans les Ardennes La centrale des Monts d’Arrée Les 6 réacteurs UNGG Les 6 installations du projet PASSAGE du CEA Les sous-marins de la série “Le Redoutable” Les projets concernent aussi bien des réacteurs de puissance que des réacteurs de recherche, des ateliers et laboratoires, ou encore des sous-marins nucléaires. Pour aller plus loin, vous pouvez consulter cette carte interactive des démantèlements nucléaires en France. © IRSN L’innovation continue au service du démantèlement nucléaire Les acteurs de la filière maîtrisent déjà et continuent de perfectionner les techniques permettant de toujours mieux maîtriser le démantèlement d’une installation. Ces innovations impactent tous les domaines : Techniques de décontamination et de caractérisations ; Techniques de découpe ; Optimisation du traitement et du conditionnement des déchets ; Recours à la simulation 3D, à la réalité virtuelle et à la réalité augmentée ; Recours à la robotique. Parallèlement à ces progrès, l’IRSN accélère les recherches et études pour soutenir l’expertise de sûreté des opérations de démantèlement et améliorer les connaissances sur différents sujets (termes sources, comportement des équipements, transferts d’aérocontaminants, métrologie…). On le voit donc aujourd’hui : les activités de démantèlement vont occuper une place importante dans les décennies à venir. Ametra Group s’engage à capitaliser sur les
L’utilité d’une hybridation 100% électrique pour un système embarqué
Le terme d’hybridation, pour un système embarqué, est le plus souvent employé pour décrire un système utilisant en coopération au moins deux types d’énergie de natures différentes (généralement thermique et électrique). L’hybridation est déjà répandue dans plusieurs secteurs, qu’il s’agisse de l’automobile, du naval ou encore de l’aéronautique. Dans le cas d’une voiture hybride par exemple, on peut allier une partie thermique (moteur à combustion), pour le fonctionnement en continu, à une partie électrique (batterie et moteur électrique), pour des phases transitoires telles que de fortes accélérations. Mais l’on oublie souvent que l’hybridation n’est pas seulement l’association de 2 types d’énergies différentes : il peut aussi s’agir de différentes sources électriques combinées au sein d’un même système. Pourquoi allier plusieurs sources dans un système embarqué ? L’énergie est l’utilisation d’une puissance (le plus souvent exprimée en watts) pendant une durée (par exemple en une heure). Cette énergie peut s’exprimer en joules ou en watts par heure (Wh). Chaque source électrique a ses spécificités, qu’il s’agisse de piles à combustibles (PAC), de batteries ou encore de super-condensateurs. Les PAC peuvent fournir de l’énergie sur une durée de l’ordre de la dizaine d’heures à la journée, voire plus (dépendant de la taille du réservoir d’hydrogène), avec une faible puissance, là où les batteries, en fonction de leur type (certaines sont faites pour la puissance, d’autres plus pour l’énergie), vont produire de l’énergie de quelques dizaines de minutes à quelques dizaines d’heures à des puissances plus élevées. De leur côté, les super-condensateurs vont pouvoir fournir de très fortes puissances, mais de l’ordre de la seconde à la minute. Ci-dessous, un diagramme de Ragone montrant en abscisse la densité de puissance (plus elle est élevée, plus le système peut fournir de fortes puissances à masse égale), et en ordonnée la densité d’énergie (plus elle est élevée, plus le système peut fournir longtemps de l’énergie à puissance et masse égale). Stan Zurek (raster), CC BY-SA 3.0 https://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0, via Wikimedia Commons L’hybridation permet d’allier les avantages de chacune des sources et d’en atténuer les limites et inconvénients. En combinant ces 3 sources (PAC, batterie et super-condensateur), on se rapproche de ce que donne un moteur à combustion ou une turbine à gaz, à savoir une énergie longue doublée d’une puissance suffisante. Il faut prendre en compte également le temps de réaction (dynamique) des différentes sources : lors du démarrage, une PAC a besoin d’un certain temps avant de délivrer toute sa puissance, elle est le plus souvent aidée par une batterie. L’objectif est donc de chercher la complémentarité qui permette de répondre au besoin demandé. Le choix de l’hybridation 100% électrique permet de progresser vers une énergie renouvelable, loin des émissions de gaz à effet de serre induites par les moteurs à combustion, à condition de produire de l’électricité à partir de sources décarbonées (éolien, hydraulique ou nucléaire par exemple). Les éléments à prendre en compte dans l’hybridation L’un des aspects complexes de ce type d’hybridation est de bien pouvoir interconnecter les différentes sources, car elles ne fonctionnent pas aux mêmes tensions et avec les mêmes dynamiques. Il faut ensuite ajuster la stratégie de gestion des différentes sources en fonction du besoin utilisateur et de ce que l’on peut concrètement réaliser. Cela conduit entre autres à identifier le nombre de sources à hybrider. La réponse là encore dépend du besoin : avantages en termes de masse, de volume, de coût… La question de la maintenance est aussi importante dans plusieurs secteurs. Dans le cas de l’avion plus électrique, par exemple, le remplacement des transmissions pneumatiques et hydrauliques par de l’électrique permettrait d’abaisser les coûts d’entretien. Sa durée de vie serait ainsi supérieure par rapport aux technologies actuelles. Au niveau des sources elles-mêmes, en hybridant une batterie et un super-condensateur, moins d’efforts brutaux sont demandés à la batterie, ce qui offre un meilleur vieillissement sur le long terme et donc une durée de vie supérieure. Des perspectives d’avenir prometteuses Le but est de se rapprocher le plus possible de ce que permet un moteur à combustion aujourd’hui. L’électrique a une densité de puissance et une densité d’énergie plus faibles, mais un rendement supérieur au thermique : il y a moins de pertes d’énergie au niveau du système. Sur certains points, l’électrique dépasse déjà le thermique. À titre d’exemple, une Renault Zoé obtient de meilleures performances que la plupart des voitures thermiques au départ arrêté. De même, sur l’accélération, la Tesla model 3 est plus performante que les plus grosses voitures américaines. Pour aller encore plus loin, une avancée au niveau des batteries est nécessaire. L’arrivée de batteries de type solide est très attendue, car elle promet une densité d’énergie 2 à 4 fois supérieure à une batterie lithium-ion classique. Aujourd’hui, elle existe déjà dans les laboratoires industriels, mais ne sera pas produite en grande série avant quelques années. Les perspectives de développement sont importantes : en Europe notamment, en visant la disparition des voitures thermiques d’ici 2040, un grand nombre de batteries devront être fabriquées. La création de l’Automotive Cells Company (groupes PSA et Total), co-entreprise dédiée à ce projet, souligne déjà ce mouvement. Grâce aux ponts et échanges entre les industries et secteurs, les technologies permettront au “tout électrique” de progresser à grands pas. Du côté d’Ametra Group, la cellule R&D Ametra Research travaille déjà sur des projets d’hybridation de source 100% électrique pour des systèmes embarqués au sein du projet HELIOS. Découvrez dès maintenant le site officiel d’Ametra Group et n’hésitez pas à nous suivre sur LinkedIn et Twitter pour ne rien manquer des actualités du Groupe.
Corac : comment le plan de relance va-t-il booster la révolution verte dans l’aéronautique ?
Le 9 juin dernier a été présenté le Plan du Gouvernement pour soutenir la filière aéronautique. Ses objectifs sont multiples : maintenir l’excellence française et sa compétitivité dans le secteur, soutenir la transformation des ETI et des PME, accélérer la décarbonation et la transition écologique de l’industrie aéronautique, mais aussi parvenir à produire des aéronefs à la pointe de l’innovation dans tous les domaines. L’enveloppe totale du plan s’élève à 15 milliards d’euros. Sur ce budget global, 1,5 milliards seront consacrés, via le Conseil pour la recherche aéronautique civile (Corac), à des initiatives visant à renforcer la Recherche et le Développement (R&D) jusqu’à pouvoir produire un avion neutre en carbone d’ici à 2035…. soit 15 ans avant la date initialement anticipée ! Ce financement public sera injecté sur les 3 prochaines années (300 millions en 2020, puis 600 millions en 2021 et 2022). Si c’est bien une “révolution verte” qui s’annonce pour le secteur, l’aéronautique va bénéficier d’avancées notables sur bien d’autres plans. La France pourra ainsi non seulement être l’une des nations au monde les plus avancées en matière de technologies de l’avion propre, plus électrique et moins gourmand en carburant, mais aussi s’assurer un temps d’avance dans les chaînes de production spécialisées, l’innovation à bord et l’expérience passager. Ce plan ambitieux va permettre d’accélérer le développement de différents projets dans le secteur aéronautique, avec des avions compétitifs et une expérience voyageur toujours plus avancée (IFE ou In-Flight Entertainment, siège, WiFi à bord…). L’impact des investissements et la mobilisation de la filière vont donc plus loin que la dimension écologique de l’aviation et du recours croissant à l’hydrogène. Le projet représente ainsi une opportunité exceptionnelle d’accélérer l’innovation du fait des ressources humaines disponibles, avec le potentiel de gagner une quinzaine d’années sur des challenges à haute valeur ajoutée. Environnement, confort, modularité des appareils : tous les sujets qui touchent le secteur seront impactés. Les PME vont jouer un rôle essentiel dans ce contexte. Le gouvernement a d’ailleurs été clair en soulignant que c’est l’ensemble de la filière qui doit être accompagnée dans ces projets CORAC, et ce de deux façons : soit via les commandes passées par les principaux donneurs d’ordres à ces mêmes PME, soit en association avec les grands groupes ou même en leader de projets, au sein des sujets subventionnés par le CORAC. En effet, les petites et moyennes entreprises peuvent elles-mêmes soumettre des sujets : à ce jour d’ailleurs, deux d’entre elles ont déjà fait valider leurs projets, dont Coriolis Composites à Lorient, un des leaders mondiaux des robots de dépose de composite. Ametra est pour sa part déjà engagée dans des discussions avec Airbus et Safran pour associer ses compétences et approfondir les projets sur lesquels le groupe travaille déjà via Ametra Research notamment (pile à combustible hydrogène) (Model based design applied to hydrogen storage) , projet de calcul de rupture des matériaux composites…), afin d’interfacer au maximum ses compétences avec les besoins existants et à venir de la filière. Pour en savoir plus sur les métiers et le savoir-faire d’Ametra Group, découvrez dès maintenant notre site officiel et n’hésitez pas à nous suivre sur LinkedIn et YouTube pour ne rien manquer des actualités du groupe.
