Instrumentation et contrôle-commande : le cerveau et le système nerveux de la centrale

Animateur de formation sur les systèmes de commande

Animateur de formation sur les systèmes de commande en session pratique au Centre de formation de Framatome Grenoble. © Framatome, Mathieu Berenger

Animateur de formation sur les systèmes de commande en session pratique au Centre de formation de Framatome Grenoble. © Framatome, Mathieu Berenger

Il faut un pilotage précis et fiable pour gérer les différents systèmes nécessaires au fonctionnement d’une centrale nucléaire. Ce pilote, c’est le contrôle-commande.

Le contrôle-commande est le cerveau et le système nerveux de la centrale. Sa mission est de garantir la production d’électricité en toute sûreté.

Le contrôle-commande s’adapte au design de chaque réacteur, aux besoins des électriciens et aux normes des autorités de sûreté nucléaire de chaque pays. C’est un système extrêmement élaboré : il mesure, surveille, contrôle, pilote, communique et protège.

Nos équipes conçoivent, fabriquent, installent et maintiennent des solutions d’instrumentation et de contrôle-commande (I&C) nucléaire de pointe garantissant la sûreté, la disponibilité et la fiabilité des centrales nucléaires, partout dans le monde.

Le saviez-vous ?
Au centre du contrôle-commande se trouvent des automates : il s’agit de centaines d’armoires remplies d’équipements électroniques qui assurent la surveillance du réacteur.

Vidéo : Framatome – Le pilotage d’une centrale nucléaire

Un présentateur expose le fonctionnement d’une centrale nucléaire. Au cours de son exposé, ses propos sont illustrés par des animations en 3D des installations présentes dans le réacteur nucléaire. Il parle :

« Avez-vous déjà pris la mesure de la sophistication d’un réacteur nucléaire ?

Pour gérer une installation de cette ampleur il faut un pilotage précis et fiable. Les opérateurs, dont c’est le rôle, sont assistés par un organe essentiel de la centrale : le contrôle commande.

Sa mission : garantir la production d’électricité en toute sûreté. Et quand on parle de sûreté c’est celle :

  • du réacteur
  • des personnes
  • et de l’environnement.

Le contrôle commande c’est en même temps le cerveau et le système nerveux de la centrale.

Au centre du contrôle commande se trouve ce qu’on appelle des automates. Il s’agit de centaines d’armoires en plus d’équipements électroniques qui assure la surveillance du réacteur.

Ces automates sont renseignés en permanence sur l’activité de la centrale grâce à des capteurs, des milliers de capteurs. Il y en a de toutes sortes qui surveillent :

  • des températures,
  • des pressions,
  • des débits,
  • des tensions électriques,
  • des concentrations chimiques.

Plusieurs fois par seconde, des dizaines de milliers de signaux en provenance de ces capteurs sont analysés, traités par les automates qui peuvent engager les actions correctives si nécessaire. Car en retour, un automate peut agir sur le fonctionnement du réacteur grâce à ce qu’on appelle des actionneurs. Il s’agit de vannes, de pompes, de ventilateurs, de moteurs.

Deux groupes d’automates se côtoient dans une centrale nucléaire : les automates opérationnels qui veillent au bon fonctionnement du réacteur et les automates de sûreté destinés à prendre le contrôle de la centrale en cas d’anomalie.

Imaginons que la pression d’eau chute dans une canalisation. Le contrôle-commande opérationnel déclenchera l’ouverture d’une ou plusieurs vannes et rétablira la pression à son juste niveau. Mais si, malgré cette action, la pression ne peut être rétablie et que le dysfonctionnement s’aggrave, ce sont les automates de sûreté qui prennent le contrôle du réacteur avec un objectif unique : éviter l’accident. Ils ordonneront l’arrêt d’urgence du réacteur.

Pour obtenir cet arrêt, ils déclenchent la chute de ce qu’on appelle les grappes de contrôle. Il s’agit de tiges, qui en pénétrant en deux secondes dans la cuve, arrête le réacteur. Composés de matériaux absorbants, ils ont la faculté de stopper la réaction en chaîne. Les automates de sûreté engagent toutes les opérations afin de stabiliser et sécuriser le réacteur.

Toutes ces actions qu’elles soient opérationnelles ou liées à la sûreté se font sous la surveillance des opérateurs. Rien ne leur échappe !

Dans la salle de commande, qui est l’interface homme machine, ils suivent en temps réel l’état de la centrale grâce aux informations qui sont traitées, triées et analysées par le contrôle-commande. Devant leurs pupitres, ils ont à leur disposition tous les outils pour surveiller, analyser, comparer, vérifier et surtout anticiper.

Cette salle de commande, c’est donc en même temps :

  • un centre d’information,
  • un centre de décision
  • et un centre de pilotage.

Car les opérateurs peuvent prendre la main à tout instant et possèdent les moyens de commande à distance des différents organes.

Vous le voyez, le contrôle commande d’une centrale répond à des exigences de sûreté extrême. Cette exigence, on la trouve dès sa conception qui s’appuie sur deux principes :

  • Le premier c’est la diversité.
    Cela concerne les équipements, mais aussi les fonctions. On utilise plusieurs méthodes différentes pour mesurer un même état physique. Par exemple la surveillance du refroidissement de la chaudière est assurée par deux mesures différentes : la température et la pression.
  • Deuxième principe important : la redondance.
    L’ensemble des capteurs des automates et des actionneurs constitue un dispositif complet qu’on appelle un train de sauvegarde. Eh bien chaque réacteur est dotée d’au moins deux trains de sauvegarde, parfois trois voire quatre dans un réacteur EPR au cas où l’un d’eux serait indisponible. De plus ces trains sont séparés physiquement les uns des autres et disposés dans des bâtiments isolés, pour que par exemple un incendie sur l’un des trains laisse les autres intacts. Ils sont aussi séparé électriquement. Chacun possède sa propre alimentation électrique. Et si un accident rend la salle de contrôle commande principale indisponible : la conduite peut être assurée depuis une salle de repli située dans une autre zone.

Le contrôle-commande s’adapte au design de chaque réacteur aux besoins des électriciens et aux normes requises par les autorités de sûreté nucléaires de chaque pays.

C’est un système extrêmement élaboré : il mesure, surveille, contrôle, pilote, communique et protège. »

Une réponse aux enjeux de nos clients

Eprouvés et à la pointe de la technologie, nos produits et solutions répondent aux principales préoccupations de nos clients :

  • Améliorer la sûreté d’une installation,
  • Gagner en performance,
  • Augmenter la flexibilité sur le long terme,
  • Réduire les coûts,
  • Prolonger la durée d’exploitation d’une centrale.

+ 440
systèmes I&C installés
sur tous types de réacteurs

+ 200
systèmes d’instrumentation
en opération

+ 190
simulateurs livrés
depuis 30 ans

Une gamme I&C complète

Pour les constructions neuves, Framatome fournit des automates et des solutions d’instrumentation qui répondent à toutes les exigences en matière de sûreté, sécurité et de performance.

Pour les projets de modernisation Framatome propose des systèmes numériques complets, des systèmes câblés ou une combinaison optimisée des deux.

Framatome fournit également des solutions pour la conception de systèmes d’actionnement divers pouvant atteindre le plus haut niveau de classe de sureté et des systèmes autonomes tels que les machines de rechargement, les auxiliaires de sûreté ou les moyens de levage.

Sûreté et adaptabilité

Pour des projets de modernisation ou de conception d’une centrale, nos solutions s’adaptent à tous types de réacteurs et répondent aux normes de sûreté et sécurité les plus strictes.

Technicien d'intervention sur site

Technicien d’intervention sur site effectuant une opération de vérification sur une armoire. © Framatome, Mathieu Berenger

Une expertise internationale en ingénierie

L’architecture du système de contrôle-commande est un élément clé de succès des nouveaux projets de centrales.

Disposer d’une solution clé en main de contrôle-commande pour la chaudière nucléaire est un atout précieux. Notre expertise s’étend de la conception des architectures jusqu’à l’ingénierie des systèmes.

Framatome propose une approche intégrée depuis les études détaillées, la planification, la réalisation des tests de qualification jusqu’aux études d’impact.

Un accompagnement du design à l’installation…et bien plus encore

Forts de plus de 60 ans d’expérience, nous proposons à nos clients des solutions adaptées, tout au long du cycle de vie de leurs installations, au travers d’une large gamme de services allant de la phase de conception jusqu’à la mise en service de systèmes d’instrumentation et de contrôle-commande ainsi que le support sur le long terme.

Framatome offre aussi des solutions de modernisation qui s’intègrent parfaitement dans des systèmes existants et  permettent de réduire les coûts et prolonger la durée d’exploitation des centrales.

Nos équipes assurent également la gestion et la fourniture de pièces de rechange, la maintenance des systèmes, la gestion d’obsolescence et la formation.

Nous connaissons parfaitement les exigences du nucléaire et la rapidité avec laquelle les marchés évoluent. Nous développons donc continuellement de nouvelles solutions et compétences d’I&C afin d’apporter toujours plus de valeur à nos clients comme une expertise en cyber-sécurité, des solutions numériques, des solutions pour des SMR et des réacteurs de 4ème génération.

Le saviez-vous ?

Les autorités de sûreté demandent parfois, pour les nouvelles centrales, de doubler les systèmes de contrôle-commande de sûreté numériques par des systèmes analogiques diversifiés. Framatome a développé des solutions analogiques construites en sous-ensembles séparés. Ces produits permettent de disposer d’un système d’actionnement diverse pour les équipements de classe de sûreté élevée.

Activité de fabrication et réparation de cartes électroniques

Activité de fabrication et réparation de cartes électroniques © Fraamtome, Mathieu Bérenger