L’alliance UE–États-Unis en matière de recherche renforce la sûreté nucléaire
Les vibrations induites par l’écoulement (FIV pour «flow-induced vibrations») jouent un rôle essentiel dans la sécurité et les performances des centrales nucléaires. Les FIV se produisent dans le cœur du réacteur, où les barres de combustible peuvent vibrer, et dans les générateurs de vapeur, où des tubes séparent l’eau radioactive de l’eau propre. Si ces structures s’usent, elles peuvent provoquer des fuites radioactives. La prévention de ces défaillances fait partie des principaux objectifs du projet GO-VIKING(s’ouvre dans une nouvelle fenêtre) financé par l’UE. «L’idée est de mieux comprendre et analyser les FIV», explique le coordinateur du projet, Angel Papukchiev, de GRS(s’ouvre dans une nouvelle fenêtre) en Allemagne. «Notre objectif est d’améliorer la prédiction afin de réduire les risques.»
Partager les forces pour stimuler l’innovation
GO-VIKING a été conçu dès le départ comme un effort commun. Des équipes européennes ont mené des expériences et développé des codes avancés pour simuler le comportement des vibrations. Les partenaires américains ont apporté des atouts complémentaires: l’accès au calcul à haute performance à l’Oak Ridge National Laboratory(s’ouvre dans une nouvelle fenêtre) et l’expertise dans le domaine de l’interaction fluide-structure. Associer l’excellence de la recherche de l’UE et des États-Unis contribuera à renforcer la sécurité des deux côtés de l’Atlantique. Le consortium a réuni des universités, des instituts de recherche, des partenaires industriels et des organismes de sécurité technique. Cette combinaison a favorisé l’alignement des résultats sur les besoins opérationnels et les cadres réglementaires. Angel Papukchiev explique pourquoi l’implication des États-Unis était essentielle: «Nos partenaires américains ont accès à certains des supercalculateurs les plus puissants du monde. Ces derniers effectuent des simulations de haute fidélité que les partenaires européens ne peuvent pas réaliser à cette échelle, ce qui nous permet d’obtenir des informations impossibles à avoir en recourant uniquement à des expériences.» Certaines de ces simulations sont exigeantes, nécessitant des mois de temps de calcul pour modéliser une seule seconde de vibration. Les supercalculateurs américains fournissent des données très détaillées que les équipes européennes utilisent pour valider des modèles plus rapides. Dans le même temps, les partenaires américains bénéficient du fait que les partenaires européens adaptent les méthodes à l’utilisation pratique des services publics, ce qui contribue à garantir que les résultats sont à la fois rigoureux et pertinents.
Des expériences aux simulations
Leur collaboration est active depuis les premiers jours du projet. Par exemple, les expériences menées à l’université de Manchester ont fourni des cas de test essentiels. Les équipes américaines ont eu besoin de l’apport considérable de ces expériences pour construire leurs modèles, tandis que les partenaires européens ont eu besoin des données numériques américaines de haute fidélité générées pour valider leurs propres codes plus performants. Cette boucle itérative a déjà donné des résultats. GO-VIKING a produit de nouveaux ensembles de données expérimentales d’une précision sans précédent, ainsi que des modèles mathématiques très performants. Ces modèles sacrifient une partie de leur précision, mais fournissent des résultats fiables en une fraction du temps, ce qui les rend utiles pour les parties prenantes telles que les services publics et les autorités de régulation. Le projet prépare également des lignes directrices sur les meilleures pratiques en matière d’analyse des différents types de FIV, dans le but de les publier ouvertement à l’intention de l’industrie et du public. En outre, des cours de formation sont prévus pour s’assurer que les méthodes atteignent la prochaine génération d’ingénieurs nucléaires.
Résultats et outils tangibles
GO-VIKING a permis d’obtenir un certain nombre de résultats clés qui contribuent à renforcer la sûreté et l’efficacité des réacteurs nucléaires. Il a produit de nouveaux ensembles de données expérimentales à haute résolution qui sont utilisés pour valider de nouveaux outils de simulation très performants qui fournissent aux opérateurs et aux régulateurs des analyses fiables et efficaces. Outre les avancées techniques, le projet a aussi favorisé la mise au point des outils destinés à améliorer la disponibilité des centrales et à soutenir l’exploitation à long terme des réacteurs. Il a créé des points de référence normalisés pour l’industrie et mis en œuvre des méthodes de quantification de l’incertitude afin de garantir la fiabilité des résultats de la simulation. GO-VIKING s’est également engagé directement avec les parties prenantes, en organisant des ateliers pour aligner ses recherches sur les besoins de l’industrie et de la réglementation. Enfin, la collaboration entre l’UE et les États-Unis a jeté les bases de futurs partenariats, à la fois dans le cadre de projets européens et dans des cadres internationaux tels que l’Agence pour l’énergie nucléaire de l’OCDE. «Nous ne manquerons pas d’inviter les partenaires américains à participer à de futurs projets», conclut Angel Papukchiev. «Ils nous donnent une autre perspective, l’accès à des sources et à une documentation différentes, et nous avons un intérêt commun évident à travailler à nouveau ensemble.»