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Nucléaire : le CEA développe des robots pour optimiser le démantèlement

Afin d'optimiser le démantèlement des installations nucléaires, le CEA et Cybernetix développent un robot dédié. Objectif : intervenir dans des milieux trop radioactifs pour l'homme et limiter la production de déchets.

Risques  |    |  Philippe ColletActu-Environnement.com
Nucléaire : le CEA développe des robots pour optimiser le démantèlement

Le démantèlement des installations nucléaires devrait être un marché porteur et le Commissariat à l'énergie atomique (CEA) entend bien y participer. Pour y parvenir, il s'est notamment associé à l'entreprise Cybernetix pour développer le bras robotisé Maestro adapté de solutions développées pour l'exploration sous-marine. L'objectif est clairement de valoriser cette expérience auprès d'autres opérateurs nucléaires confrontés à des opérations de démantèlement, en France comme à l'étranger. Pouvant utiliser une palette variée d'outils (pinces, lasers, outils de découpe, aspirateurs, etc.) et être installé sur divers supports, le "système Maestro" est actuellement utilisé pour le démantèlement de deux installations du site du CEA de Marcoule : l'atelier pilote de Marcoule (APM), qui a servi à expérimenter des solutions de retraitement des combustibles usés, et l'usine d'extraction du plutonium (UP1), premier site français de retraitement des combustibles usés.

 
Le démantèlement à Marcoule Le site de Marcoule est aujourd'hui l'un des principaux sites français d'expérimentation pour les opérations de démantèlement et d'assainissement des installations nucléaires, notamment depuis la création en 1992 d'un service dédié. Cela tient en grande partie à l'histoire du site qui fut principalement consacré au plutonium depuis sa création en 1955. Il a notamment abrité les trois premières piles nucléaires françaises (les piles graphite-gaz G1, G2 et G3), les premiers ateliers de retraitement des combustibles usés et d'extraction du plutonium, ou encore le réacteur Phénix de la filière à neutrons rapides et à caloporteur sodium. Autant d'installations définitivement arrêtées.
En effet, depuis la fin des années 1980, les installations du site de Marcoule ferment progressivement. En 1989, la filière des réacteurs grafite-gaz est condamnée avec l'annonce, par EDF, de l'abandon du procédé. Or, c'est à Marcoule que les combustibles usés étaient traités. En 1991, la Défense nationale abandonne la production de plutonium militaire, la raison d'être initiale du site de Marcoule. Quant à la filière des réacteurs à neutrons rapides elle est mise en sommeil avec la décision d'arrêt définitif de Superphénix prise par le Gouvernement Jospin en juin 1997. Pour Marcoule, ce coup d'arrêt se traduira notamment par l'utilisation en pointillé du réacteur Phénix pour des expériences de transmutation, avant son arrêt définitif en 2009.
 
Jusqu'à 10.000 grays d'exposition cumulée

Aujourd'hui, l'enjeu est de "prouver qu'on maîtrise l'ensemble du processus, c'est-à-dire jusqu'à l'assainissement final", explique Philippe Guiberteau, directeur du centre CEA de Marcoule. Dans ce cadre, la robotique présente un premier intérêt : offrir la possibilité d'affronter des niveaux de radioactivité intolérables pour les humains. A Marcoule, Maestro est notamment utilisé pour le démantèlement de l'atelier pilote où, derrières d'épais murs de béton, la radioactivité atteint un niveau létal pour un humain qui y serait exposé pendant une demi-heure. Quant à la dose annuelle admissible pour un travailleur du nucléaire (20 millisieverts), elle serait atteinte en 30 secondes… Ici, Maestro retirera donc les 10 tonnes de matériels les plus contaminés présents dans cette casemate de 20 m de long, par 4 m de large et 6 m de haut. Les travailleurs retireront ensuite les 40 tonnes restantes. L'objectif n'est donc pas d'utiliser le robot pour l'ensemble du démantèlement, mais plutôt pour les étapes les plus sensibles de l'assainissement.

Pour supporter ces niveaux de radioactivité, les circuits de Maestro ont été "durcis" pour résister aux perturbations liées aux électrons et éviter les pannes. La parade consiste notamment à assurer la redondance de l'ensemble des systèmes de commande, de sorte qu'un circuit endommagé puisse être remplacé par son double. Aujourd'hui, le robot est homologué pour résister à une dose cumulée de 10.000 grays, quand un humain succombe à une dose de quelques grays.

Réduire le volume de déchets radioactifs

Une fois démantelés, les équipements de l'installation nucléaire constituent des déchets radioactifs qu'il faut évacuer vers les installations de stockage adaptées à leur niveau de radioactivité. Or, les capacités de stockage et les coûts de gestion varient selon la nature des déchets. Là encore la robotique joue un rôle puisque Maestro permet d'effectuer des opérations précises afin de retirer finement les équipements les plus contaminés de l'installation. Ces déchets sont ensuite caractérisés et préparés en vue de leur stockage.

Mais l'intérêt de Maestro ne s'arrête pas là. Tout outil introduit et utilisé dans les installations en démantèlement devient lui même un déchet. Ainsi, outre les outils en eux mêmes, le bras deviendra un déchet. Il faut donc utiliser les outils les plus adaptés et les utiliser au mieux pour optimiser leur usage. Les commandes avec retour de force permettent notamment d'éviter la casse et l'usure prématurée des outils. Leur durée de vie est optimisée. Par ailleurs, le fait que le bras du robot puisse être décontaminé permet d'allonger sa durée de vie, la limite étant son exposition cumulée maximale admissible. Normalement, le bras robotique doit pouvoir être utilisé sur deux chantiers avant d'être mis aux rebuts.

Préparer minutieusement le démantèlement

L'optimisation de l'exposition cumulée du robot est assurée par les étapes préalables au démantèlement. "Tout doit être préparé le plus finement, car dans la réalité il n'est pas possible d'improviser en zone radioactive", explique le représentant du CEA. La première étape de modélisation numérique est essentielle. Elle débute par une cartographie de l'installation qui permet d'identifier les "points chauds", c'est-à-dire les zones les plus contaminées. Une fois ce travail effectué, une réplique numérique en trois dimensions de l'installation est réalisée. Elle permet de planifier le démantèlement de manière à limiter autant que possible la contamination du robot et d'assurer la première formation des opérateurs qui interviendront sur le chantier.

La seconde étape, un test "en inactif", consiste à répéter le démantèlement sur une maquette de l'installation. L'objectif est notamment de préparer l'ensemble du travail afin d'identifier les étapes les plus délicates et d'éviter les incidents, comme par exemple le blocage du robot dans un passage étroit. C'est grâce à ces étapes que le chantier se déroulera correctement et que la dose accumulée par le robot pourra être réduite autant que possible.

Réactions2 réactions à cet article

 

Quelle est, SVP, la différence entre une dose en millisieverts et une dose en grays, qui ne semblent pas exprimer la même chose, dans l'article ?

Levieux | 06 avril 2016 à 16h48
 
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Bonjour,

La dose exprimée en grays correspond à la dose adsorbée par une masse (en joule par kg), quelle que soit la nature de la masse. Alors que celle exprimée en sieverts ne s'applique qu'à l'homme. La dose est décomposée selon les rayonnements et est pondérée pour tenir compte de leurs effets sur l'homme. En effet, à dose égale, les rayonnements ont des impacts plus ou moins graves sur la santé humaine.

Ici, le CEA utilise les grays pour évaluer les doses reçues par le robot qui n'est pas un humain. En revanche, la règlementation s'appliquant aux travailleurs est exprimée en millisieverts, car elle cherche à prévenir les effets néfastes sur les humains.

Philippe Collet

Philippe Collet Philippe Collet
07 avril 2016 à 10h46
 
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