Ingénierie et services nucléaires
Les équipes 3D et mécanique d’Onet Technologies développent un jumeau numérique pour investiguer une cuve du CEA Marcoule
A l’usine UP1 du CEA de Marcoule, se trouve la cuve 71-21D, particulièrement irradiante (250 Gy/h). Afin d’assister les prélèvements et les investigations dans cette cuve, les équipes d’Onet Technologies ont procédé au développement d’un jumeau numérique qui permet de simuler la configuration des perches qui y descendront, développées par notre partenaire CLEO. Explications avec Quentin Schneider, responsable adjoint du service mécanique, Florent Serre, responsable mécanique et ECC (électricité contrôle commande), et Jules Zimmerman, apprenti ingénieur mécatronique, nos collaborateurs chez Onet Technologies qui ont travaillé sur ce projet mécatronique.
Investigations de la cuve 71-21D : un défi radioactif sans précédent pour nos équipes
L’objectif de la prestation globale réalisée par Onet Technologies est la réalisation des investigations et des études de démantèlement de la cuve 71-21D de l’installation UP1 du CEA Marcoule. Ces opérations d’investigations s’intègrent dans le cadre de l’acquisition de données de base pour la réalisation des opérations d’assainissement/démantèlement et de reprise des dépôts de la cuve 71-21D.
Cette cuve étant particulièrement irradiante (250 Gy/h), plus encore que la patte d’éléphant de Tchernobyl, Onet Technologies fait ainsi face à un projet très risqué sur le site de Marcoule. Pour intervenir dans la cuve, notre partenaire CLEO a développé un bras télémanipulé capable de descendre dans cet environnement extrêmement hostile. Mais pour garantir la précision et la sécurité des interventions face à ce défi radioactif sans précédent, les équipes d’Onet Technologies ont également conçu un jumeau numérique* permettant l’affichage en temps réel des perches dans la cuve.
Le fonctionnement du jumeau numérique développé par Onet Technologies pour investiguer la cuve 71-21D
Le jumeau numérique créé par les équipes d’Onet Technologies dans le cadre des investigations de la cuve 71-21D permet de s’interfacer avec les perches d’investigations développées par notre partenaire CLEO qui descendront dans la cuve pour procéder aux prélèvements. Il permet au pilote d’apprécier la position réelle de la perche dans un environnement 3D.
En effet, une seule caméra peut être présente dans la cuve. Le pilotage nécessite pourtant deux caméras pour pouvoir apprécier les distances, de la même façon que les yeux le font avec leur vision binoculaire. C’est justement l’intérêt du jumeau numérique, qui est là pour compenser cette absence de vision binoculaire et qui consiste à la projection des perches d’investigation dans une scène 3D. L’opérateur peut alors se déplacer dans toutes les directions au sein de cette scène 3D.
Pour débugger ce système, les équipes d’Onet Technologies ont simulé sur un moteur physique du CEA le fonctionnement des perches. Pour s’assurer de son bon fonctionnement, elles ont alors branché le jumeau numérique sur ce moteur physique, dans la même configuration de transfert des données que la réalité en amont du démarrage du chantier réel.
Lors du passage à la cuve réelle, une investigation doublée d’une reconstruction de la cuve devra être effectuée car les plans de la construction peuvent varier de la configuration réelle de la cuve.
Les avantages du jumeau numérique permettant les investigations de la cuve 71-21D
Les points forts de cette solution développée par Onet Technologies sont nombreux :
- Réduction des risques : la simulation des interventions sur le jumeau numérique permet de minimiser les risques d’accident qui pourraient subvenir en disséminant de la matière radioactive présente à l’intérieur de la cuve 71-21D, et de garantir la sécurité des opérateurs.
- Amélioration de la précision : la visualisation 3D des perches d’investigation garantit une meilleure précision des interventions.
- Gain de temps et coût réduit : le système permet de réduire la durée des interventions et d’optimiser les ressources humaines et financières.
- Un système adaptable et évolutif: le système conçu par Onet Technologies n’est pas figé. Il est modulaire et sera à terme adaptable à d’autres bras télémanipulés et à des machines de manutention très complexes. De plus, son architecture permet d’envisager des évolutions pour intégrer de nouvelles fonctionnalités.
- Meilleure compréhension de l’environnement de travail : en connectant le jumeau numérique au simulateur développé par le CEA, l’équipe a pu valider le système virtuel avant son déploiement sur site.
Cette fiabilité des outils offre aux opérateurs une expérience de pilotage identique à celle qu’ils auront sur le chantier, évitant ainsi des risques d’erreur humaine et permettant un débogage de la solution.
Avec le moteur physique du CEA et le jumeau numérique d’Onet Technologies qui offrent des conditions réelles à celles que les opérateurs auront sur le chantier, leur formation et leur entraînement sont effectués avec des mois d’avance ! Cela leur garantit une préparation adéquate, bien avant le début du projet réel qui devrait se dérouler à l’automne 2024.
Un outil entièrement développé au sein des équipes d’Onet Technologies
Trois collaborateurs d’Onet Technologies ont travaillé sur ce projet de jumeau numérique, issues des équipes de la cellule 3D et du service mécanique. Peu onéreuse, la solution a été développée entièrement en interne et mise en œuvre en environ 200 heures de travail seulement !
Le jumeau numérique développé dans le cadre des investigations de la cuve 71-21D constitue une technologie prometteuse et témoigne de l’expertise de nos équipes dans la conception d’outils technologiques innovants.
En s’appuyant sur ses compétences en ingénierie et sa capacité à innover, Onet Technologies s’affirme comme un partenaire de confiance pour les projets de démantèlement nucléaire à haut risque radioactif nécessitant des solutions innovantes et performantes.
Bravo à nos équipes pour cette solution ingénieuse et merci au CEA pour sa confiance témoignée sur ce projet ambitieux !
Les essais grandeur nature du jumeau numérique dans les locaux du CEA Marcoule.
* Un jumeau numérique, qu’est-ce que c’est ?
Un jumeau numérique est une réplique virtuelle précise de son jumeau physique. Cette réplique s’enrichit et se met à jour en permanence grâce aux données collectées en temps réel sur son jumeau physique. Dans notre cas, le terme de jumeau numérique n’est pas exact. En effet l’envoi des informations est unilatéral : il s’agit donc plutôt d’une ombre numérique. Les données issues des différents capteurs font que les perches sont synchronisées avec notre modèle. Par souci de simplicité et de compréhension, le terme de jumeau numérique a été gardé pour ce projet.
Le concept de jumeau numérique est souvent utilisé dans le domaine de l’industrie, de l’ingénierie et de la conception de produits. Dans le domaine de l’industrie nucléaire, un jumeau numérique d’une machine peut être créé pour surveiller son état, prévoir les défaillances potentielles, optimiser les performances et simuler différents scénarios de fonctionnement.
Les jumeaux numériques peuvent également être utilisés dans d’autres domaines tels que la santé, les villes intelligentes, l’agriculture et plus encore. Ils permettent de mieux comprendre, analyser et gérer les systèmes du monde réel, facilitant ainsi la prise de décisions éclairées et l’optimisation des opérations.
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