Maintenance & Entreprise n°608

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Dossier : Progiciels GMAO et outils logiciels de la maintenance

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Progiciels GMAO > Centrales nucléaires Un logiciel pour prévoir le risque de corrosion EDF utilise un puissant logiciel de maintenance dite prédictive pour diminuer les risques dans les circuits secondaires de centrales nucléaires. Un outil mathématique et des modèles physicochimiques dont utilisés pour élaborer les programmes d’inspection. Implanté près de Paris, le CNEN (Centre national d´équipement nucléaire) d´EDF est en charge de la conception et du développement des centrales nucléaires françaises. Le CNEN, qui regroupe 650 collaborateurs, est notamment à l´origine de la conception des nouveaux réacteurs de troisième génération EPR (European Pressurized Reactor). Le service CAO comporte 54 personnes qui développent des applications métiers pour les unités d´ingénierie de conception ou d´exploitation. Des logiciels de CAO pour centrales nucléaires avec des librairies préprogrammées intégrant des éléments mécaniques et électriques de même que tous les logiciels de contrôle commande pour les centrales nucléaires y sont conçus. Au sein du service, un pôle calcul scientifique met à disposition des ingénieurs les outils nécessaires au dimensionnement et à l’analyse des installations. Le CNEN a notamment recours au logiciel mathématique et d´ingénierie Maple afin de développer, valider et documenter son propre logiciel de maintenance « prédictive » utilisé dans l´élaboration des programmes d´inspection des éléments de tuyauteries du circuit de la salle des machines des centrales nucléaires françaises. La corrosion/érosion des aciers au carbone est une forme de corrosion généralisée accélérée par un flux circulant d´eau ou de vapeur humide. Elle est responsable de nombreuses dégradations sur les circuits eau-vapeur des centrales thermiques et nucléaires. L´effet de la corrosion-érosion se traduit par des pertes d´épaisseur étendues en paroi interne des composants qui conduisent, si elles ne sont pas détectées à temps, à des fuites, voire à la rupture des composants concernés. Compte tenu des enjeux de sécurité vis-à-vis du personnel et de disponibilité des installations, EDF a développé le logiciel « BRT-Cicero » pour optimiser les contrôles des éléments de tuyauteries du circuit secondaire des réacteurs nucléaires à eau pressurisée. Celui-ci permet de calculer les pertes d’épaisseur internes des éléments « Puissance du moteur de calcul Maple » en fonction de l’ensemble des paramètres influents : isométrie des lignes de tuyauterie, teneur en chrome des aciers, conditionnement chimique et paramètres de fonctionnement thermo-hydrauliques du circuit secondaire. Ce logiciel, dont les premiers développements remontent au début des années 90, est d’usage prescriptif sur l’ensemble des tranches nucléaires d’EDF. Il permet d’identifier les éléments de tuyauterie les plus exposés au phénomène de corrosion-érosion et de prévoir à quel moment leur épaisseur sera inférieure à l’épaisseur minimale admissible. Le logiciel est ainsi une aide essentielle pour maîtriser ce risque de corrosionérosion des tuyauteries et élaborer les programmes d’inspections en arrêt de tranche. Ces inspections consistent en des mesures d´épaisseur par ultrasons et des mesures de teneur en chrome à l´aide d´appareils portatifs. EDF a fait le choix d´utiliser le logiciel Maple pour développer, valider et documenter les modèles utilisés dans le logiciel en s’appuyant sur la puissance du moteur mathématique de Maple, sur son générateur automatique 36 M & E - N°608 - Novembre 2008

de code et sur son interface document interactif. De cette façon une nouvelle version de « BRT-Cicero » a pu être développée plus rapidement et est totalement documentée pour de futures évolutions. Des modèles physicochimiques Le développement informatique de la nouvelle version du logiciel a été réalisé par une équipe de cinq ingénieurs. Un premier a formulé les modèles physicochimiques, préalablement élaborés au SEPTEN (une autre unité EDF en charge de la conception et de la doctrine des réacteurs nucléaires), sous la forme de systèmes d´équations dans Maple et un deuxième s´est attaché à vérifier les modèles en comparaison avec l´ancienne version du logiciel. Tout d´abord les systèmes d´équations ont été saisis puis résolus dans Maple, le code C correspondant a ensuite été généré automatiquement directement à partir des équations. Ce code a ensuite été comparé au code de la version précédente du logiciel pour valider les modèles utilisés. Pour satisfaire aux exigences réglementaires donnant accord pour un usage industriel de la nouvelle version du logiciel BRT-Cicero, un ensemble de documents techniques doit accompagner le développement du logiciel qui doit également passer des tests de qualification. Pour y parvenir les fonctions avancées de documentation interactive de Maple ont été utilisées, le logiciel a ainsi pu être aisément documenté. Enfin des ensembles de tests ont été développés pour qualifier le logiciel, définir sa plage d´utilisation et prononcer sa recette avant exploitation sur les tranches nucléaires du parc EDF. Pour plus de sécurité, la majeure partie des tests a été réalisée dans les plages de valeurs extrêmes. Plus de 14 000 opérations de tests ou de simulations ont été réalisées pour obtenir la qualification du produit. En conclusion, on peut dire que le logiciel BRT-Cicero permet d´une part d´optimiser les coûts de maintenance en ciblant les contrôles à réaliser et, d´autre part, d’augmenter le niveau de sécurité vis-àvis du risque lié à la pression interne des tuyauteries en participant à la démarche proactive de prévision du risque corrosion-érosion. L´intégration de la maintenance dite « prédictive » en tant que priorité sécuritaire est certainement à l´origine du fait qu´en France il n´y a jamais eu d´incidents graves dans les réseaux secondaires de centrales nucléaires. « Nous avons été séduits par la vitesse de calcul de Maple, par sa puissance graphique ainsi que son interface document interactif très puissante », témoigne M. Bouvier, responsable du développement de l´application, poursuivant : « La génération automatique de code directement à partir des équations, que nous n´avons trouvé que dans Maple, nous permet d´automatiser et accélérer nos développements d´outils de validation. Nous envisageons maintenant une commercialisation à l´export de notre savoir-faire, plusieurs exploitants de centrales ont manifesté un vif intérêt pour le logiciel BRT-Cicero ». F. P.

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