Activité

La recherche et les développements

Les travaux de R&D sur les autres énergies

La R&D développe des outils et méthodes qui améliorent la sûreté des installations, optimisent leur durée de fonctionnement et accroissent leurs performances économiques et environnementales.

Pérenniser l'avantage nucléaire du Groupe

Engagée aux côtés des équipes des centrales et des centres d’ingénierie, la R&D développe des outils de simulation numériques et des moyens d'essais expérimentaux et organise ses activités selon 7 finalités visant à conforter et pérenniser l’avantage nucléaire du Groupe EDF.

  1. Renforcer la sûreté des centrales nucléaires et la radioprotection, ce qui intègre notamment les recherches lancées après l’accident de Fukushima.
  2. Améliorer la performance de production et la disponibilité, par exemple via l’utilisation de nouvelles technologies pour simplifier l’exploitation.
  3. Maîtriser le vieillissement des matériels et allonger la durée de fonctionnement des centrales avec un accent particulier sur la connaissance du comportement des matériaux.
  4. Améliorer la performance des cœurs de réacteurs et du combustible ainsi que la gestion de l’aval du cycle, dont les déchets.
  5. Contribuer à l’évaluation et à l’agrément des nouveaux réacteurs.
  6. Renforcer ses moyens de simulation : outils, codes, méthodes.

Ces activités mobilisent environ 40 % du budget R&D du groupe EDF.

  1. Au centre des Renardières, deux microscopes électroniques de très haute technologie, l'un à transmission pour une compréhension plus fine des mécanismes d'oxydation des alliages métalliques, l'autre à balayage pour des essais in situ de fatigue des matériaux, ont renforcé le dispositif installé en 2009 avec le microscope TITAN au MAI (Materials Ageing Institute), institut international dédié à l'étude du vieillissement des matériaux
  2. Expérimenté en conditions opérationnelles, le logiciel de calcul CADOR conçu par EDF R&D pour améliorer les conditions de travail et optimiser la radioprotection des intervenants lors des arrêts de tranche améliore de 5 % la dosimétrie globale
  3. 30 minutes à 6 h gagnées dans l'inspection des assemblages combustibles après leur rechargement en réacteur avec le dispositif Triton de traitement des vidéos d'inspection
Les travaux post Fukushima

Dans le cadre du programme sûreté et durée de vie, la R&D conduit depuis plusieurs années des travaux sur les agressions externes naturelles et les accidents graves, et fournit à l’ingénierie des outils pour affiner l’estimation des risques et évaluer l’intérêt de protections complémentaires.

Depuis l'accident de Fukushima, elle renforce et accélère ces travaux, notamment sur :

  1. la caractérisation des phénomènes climatiques extrêmes (pluies, vent, inondations) pour en évaluer la plausibilité
  2. la tenue des structures et équipements au séisme, pour mieux apprécier les sollicitations qu’ils subissent et leur réponse
  3. les accidents graves, avec notamment le risque de combustion d’hydrogène, et dans l’hypothèse d’une fusion du cœur, le maintien du corium en cuve ou dans l’enceinte de confinement
  4. le confinement, en particulier l’étanchéité des enceintes.
    1. Avancées 2013 : étude de marges sur la tenue de structure au séisme sur un site sensible, appui au parc nucléaire pour l'instruction des études complémentaires inondation par l’IRSN, justification des niveaux d’agressions (inondation, agressions climatiques) retenus pour le dimensionnement des matériels Noyau Dur

L'accident a aussi fait émerger de nouveaux champs, comme la réhabilitation d’une zone habitée évacuée après un accident nucléaire.

En lien avec les évaluations complémentaires de sûreté (ECS), des actions à plus court terme vont contribuer à définir les protections supplémentaires à réaliser dans les centrales, par exemple contre l’inondation (évaluation de la tenue des digues de protection des centrales de bord de mer pour des houles extrêmes).

  1. La R&D d'EDF est à l'initiative de la création en 2012 de NUGENIA qui vise à devenir le cadre unique de coopération R&D en Europe pour les systèmes nucléaires de Génération 2 et 3. L’association regroupe 67 membres de 17 pays. Elle facilitera les synergies et projets communs pour la sûreté et l'analyse de risques, les accidents graves, le cœur et la performance des réacteurs, l'intégrité et le vieillissement des composants, les combustibles, les déchets et le démantèlement, etc.
  2. Autre initiative le lancement, avec des partenaires de la filière nucléaire française, du projet CONNEXION sur les systèmes de contrôle commande nucléaire numérique, dans le cadre des Investissements d’Avenir. Mission : préparer les futures méthodes de conception, qualification et rénovation des installations d’instrumentation et de contrôle commande numérique des centrales (15 partenaires, un budget de 35,7 M€ sur 4 ans)
La conception des centrales

EDF, le CEA, AREVA et la DCNS ont, dans le cadre du partenariat approuvé par le Conseil de politique nucléaire du 8 février 2012, engagé les premiers travaux pour étudier la faisabilité technique et économique des SMR, Small modular reactors, modules d'une puissance inférieure à 300 MWe à assembler sur site. Plusieurs projets sont en développement, notamment en Russie et aux USA où leurs promoteurs soulignent leur économie, leur sûreté passive et leur flexibilité en termes d’investissement, d’adaptation à la demande et à la gestion du réseau électrique.

La R&D évalue aussi la conception des centrales, en particulier celles de génération 4. Ces systèmes se distinguent de ceux de génération 3, comme les EPR en construction à Flamanville, en Chine et en Finlande, par une utilisation cent fois plus efficace de l’uranium. Ce qui allonge d’autant la durée de vie de ce mode de production d’énergie : plusieurs milliers d’années avec le seul stock d’uranium appauvri français.

  1. La filière privilégiée en France est celle des réacteurs à neutrons rapides refroidis au sodium (RNR Na), dont le déploiement industriel est envisageable au milieu du siècle. Son développement est conduit par le CEA avec des partenaires industriels, Areva et EDF
La déconstruction des centrales nucléaires de première génération

La R&D participe aux travaux de déconstruction des 6 réacteurs UNGG (Uranium Naturel Graphite Gaz) de Bugey, Chinon, Saint-Laurent :

  1. tenue des structures des réacteurs lors des chantiers de déconstruction
  2. caractérisation des déchets de déconstruction (graphite, résines de filtration de l’eau utilisée comme écran biologique sur les chantiers)
  3. traitement des déchets graphites
  4. conditionnement des déchets
  5. leur comportement à long terme (radiolyse des colis béton par exemple).

EDF participe aussi au projet européen Carbowaste sur la gestion du graphite issu de la déconstruction des centrales UNGG et AGR avec des organismes de recherche allemands (FZJ), le CEA, l’université de Manchester, l’Andra.

  1. EDF a rejoint le projet européen CAST sur le comportement du Carbone 14 dans les stockages de déchets radioactifs
Les déchets nucléaires

La R&D mène ses travaux en collaboration avec l’Andra, le CEA, le CNRS.

  1. 45 ingénieurs à temps plein et 12 M€ par an

Les programmes recouvrent :

  1. la caractérisation des déchets nucléaires, leur traitement, leur conditionnement en colis, leur comportement à long terme en stockage
  2. le comportement géo-mécanique du stockage géologique et la sûreté à long terme
  3. le développement d'une vision à long terme de leur gestion en lien avec les perspectives de développement des réacteurs de génération 4.

La collaboration avec l'Andra porte notamment sur :

  1. le comportement des colis de déchets en situation de stockage géologique
  2. les modèles de simulation du comportement géo-mécanique de la roche hôte (argilite) du stockage géologique
  3. le prototype ASTRID, en cours d’étude, conformément à la loi du 28 juin 2006 sur la gestion durable des matières et des déchets radioactifs, qui devrait entrer en service en 2020.
    1. 250 000 € par an pour des projets amont sur le comportement à l’échelle microscopique des matrices de conditionnement, les mathématiques appliquées à la simulation du comportement des roches hôtes en stockage géologique, les scénarios de gestion à long terme des matières et déchets dans un parc comprenant des réacteurs de génération 4

EDF Energy axe sa R&D sur le traitement des déchets à vie longue sur deux programmes (100 000 £ en 2013).

  1. Études de conception sur les débris DMA dans les enceintes des réacteurs AGR (AGR ILW Debris Vaults Engineering Design Review) : système de suivi des infiltrations d’eau dans l’enceinte pendant la période de démantèlement/maintenance
  2. Revue des travaux R&D du programme Technical Baseline Underpinning Research & Development (TBuRD) : identification du périmètre, du calendrier et de la priorisation des futurs projets.
Thermique à flamme : le captage et le stockage du CO2

Le charbon assurant l'essentiel de la production mondiale d’électricité, la R&D a fait du captage de CO2 une priorité, avec un premier objectif : évaluer les procédés de captage et stockage de CO2 pour que le Groupe prenne des positions de long terme sur la filière charbon.

  1. Elle participe au démonstrateur du Havre (captage post combustion aux amines) axé sur la baisse de la consommation d'énergie de l'installation et l'évaluation de sa flexibilité en exploitation industrielle. Son laboratoire expérimental d'étude des mécanismes de dégradation de solvants chimiques utilisés pour le captage de CO2 apporte soutien aux campagnes de mesures menées sur le démonstrateur et à l'évaluation des performances du procédé utilisé.
  2. Elle étudie l'émergence d'une nouvelle génération de technologies moins pénalisantes énergétiquement.
    1. Mise en service en 2013 du démonstrateur du Havre qui a capté sa première tonne de CO2 en juillet 2013
    2. La R&D a contribué à l'optimisation du démonstrateur de captage de CO2 de la centrale danoise d’Esbjerg : le coût et la consommation d’énergie nécessaire pour séparer le CO2 des autres gaz présents dans les fumées ont été réduits de 15 %. Les équipes d'EDF ont aussi modélisé les procédés et le surplus de consommation énergétique pour extrapoler les résultats obtenus sur le démonstrateur à l’échelle d’une centrale électrique.
  3. La R&D travaille aussi sur la résistance des matériaux, essentielle pour le développement des chaudières ultrasupercritiques qui doivent résister à de très hauts niveaux de température et de pression.