SMR - modélisation, sûreté et justification de conception

Un projet SMR ne dispose ni de retour d’exploitation ni de modèle de référence hérité d’une tête de série. La démonstration de conception repose donc sur des outils de simulation qu’il faut construire, puis défendre devant l’autorité de sûreté. Le choix de l’outil n’est alors pas un détail technique interne : il conditionne la capacité à justifier les résultats.

Nous développons ces modèles en Modelica, dans un environnement open source. La transparence des équations facilite la relecture et l’instruction, l’absence de licence par utilisateur permet de diffuser les modèles à l’ensemble de vos équipes, et l’indépendance vis-à-vis d’un éditeur évite qu’une évolution commerciale ne remette en cause votre chaîne de calcul en cours de projet.

Cette transparence est aussi ce qui rend la qualification atteignable. Nous avons mené cette démarche sur notre propre bibliothèque thermo-aéraulique, qualifiée au sens du guide n°28 de l’ASN, avec note théorique, validation par composant, cas de référence et tests de non-régression. La méthode est directement transposable aux outils développés pour votre projet.

Un modèle système n’a pas vocation à remplacer vos codes métier. L’export au standard FMI permet de coupler nos modèles à vos outils de neutronique, de thermohydraulique ou de contrôle-commande, et de conserver chaque discipline dans son environnement de référence. Nos modèles sont par ailleurs pilotés par scripts, de la génération des cas au post-traitement, ce qui rend les campagnes de calcul reproductibles et traçables.

Notre outil qualifié pour les études thermo-aérauliques >

Les filières SMR emploient des caloporteurs et des équipements pour lesquels il n’existe ni corrélation universelle, ni bibliothèque toute faite, ni courbe constructeur. Un fournisseur ne peut pas garantir le comportement d’un composant qu’il n’a jamais produit dans ces conditions, et les données de littérature couvrent rarement le domaine de fonctionnement visé.

Nous implémentons les propriétés physiques et les lois d’échange nécessaires en explicitant leur domaine de validité, condition pour que le modèle reste défendable en instruction. Cette explicitation vaut autant que le résultat : elle délimite ce que le modèle démontre et ce qu’il ne démontre pas.

Le comportement d’un équipement innovant ne s’évalue pas seul. Le modéliser dans un système complet, avec les couplages thermiques, hydrauliques et les régulations, permet de vérifier son comportement sur différents points de fonctionnement critiques ainsi que sa sensibilité aux conditions aux limites. Cette approche permet de justifier l'emploi d'un tel équipement lorsqu’il apporte un gain mesurable, ou de démontrer qu’une solution conventionnelle suffit pour éviter une difficulté de qualification inutile.

Les architectures à sûreté passive concentrent cette difficulté. Thermosiphon, circulation naturelle, évacuation vers une source froide ultime : ce sont précisément les configurations où les hypothèses simplificatrices tiennent le moins. Un coefficient d’échange figé, réputé conservatif, peut aussi bien masquer une marge que la détruire. Nous modélisons ces phénomènes au niveau de détail nécessaire pour que la marge annoncée soit une marge quantifiée physiquement.

Les choix d’architecture des premières phases déterminent l’essentiel du coût et de la démontrabilité du projet, alors qu’ils sont faits avec le moins d’information disponible. Les revenir plus tard coûte beaucoup plus cher que de les instruire correctement au départ.

Nous ne sommes ni fournisseur d’équipements, ni éditeur de logiciels, ni candidat à la réalisation. Notre analyse porte simultanément sur les performances et sur la sûreté, et intègre un critère souvent traité trop tard : la complexité à qualifier un équipement spécifique. Une architecture élégante mais reposant sur un composant impossible à qualifier dans le calendrier du projet n’est pas une architecture viable.

Notre équipe a construit son expérience sur le parc nucléaire français et les projets EPR : études d’accident, rapports de sûreté, qualification de matériels, instruction. Cette connaissance du référentiel permet d’anticiper les attentes de l’instruction au moment du choix d’architecture, plutôt que de les découvrir lors de la constitution du dossier.

Les comparaisons d’architectures sont conduites sur les mêmes modèles et les mêmes critères, de façon à produire des écarts chiffrés et non des appréciations qualitatives. Le livrable donne les grandeurs dimensionnantes, les marges associées et les points de vigilance de chaque variante.

Les transitoires accidentels, les pertes de fonction support, les scénarios de brèche ou les calculs de masse-énergie constituent le cœur de la démonstration de sûreté. Une approche enveloppe, consistant à considérer l’ensemble de l’énergie disponible comme instantanément libérée, majore certes le phénomène, mais conduit à des sollicitations très pénalisantes et à un surdimensionnement des dispositifs de protection.

La modélisation dynamique restitue la cinétique réelle des phénomènes : transferts thermiques, inerties des structures, évolution progressive des conditions. Elle permet de distinguer les marges physiques des conservatismes liés aux hypothèses de calcul, et d’optimiser le dimensionnement tout en conservant les marges nécessaires à la sûreté.

Nous rédigeons les notes de calcul et de justification destinées au dossier de sûreté, et nous réalisons également des revues indépendantes de notes existantes. Lorsque le contexte l’exige, une partie du travail de vérification peut être menée au sein du système qualité de nos clients, afin que les chapitres concernés soient signés en vérification.

Ces travaux s’inscrivent dans des calendriers qui ne se négocient pas, notamment lors de la constitution d’une demande d’autorisation. Nous organisons alors la production de manière à disposer tôt de résultats exploitables en ordre de grandeur, puis à les consolider, plutôt qu’à livrer un dossier complet trop tard pour être instruit.

Sur un projet SMR, les données d’entrée ne sont pas un préalable : elles se stabilisent progressivement, souvent à la suite des premières études. Attendre des valeurs figées revient à ne jamais commencer, et engager une étude sur des données provisoires expose à devoir tout reprendre à la première évolution.

Nous traitons cette situation par les études de sensibilité. Plutôt qu’une valeur unique, nous explorons les plages plausibles pour identifier les paramètres réellement dimensionnants et ceux qui n’ont pas d’influence sur le résultat. Cette information oriente utilement les efforts de conception et les demandes de données auprès des fournisseurs.

La structure des modèles répond au second point. Modèles paramétrés, campagnes de calcul automatisées et gestion de configuration sous Git permettent de répercuter une évolution de conception ou d’interface en relançant l’étude, sans la reconstruire. Une modélisation ne peut pas être parfaite, mais elle peut être conçue pour évoluer au rythme du projet.

Nous sommes nous-mêmes une jeune entreprise, et nous connaissons les contraintes qui vont avec : des jalons courts, des budgets à arbitrer, des périmètres qui bougent. Notre accompagnement se dimensionne en conséquence, de quelques jours pour débloquer un point dur à une assistance régulière sur la durée d’une phase, avec un interlocuteur technique unique et un transfert des modèles à vos équipes.