Les Lauréats 2024
Le Grand Prix Sfen
qui récompense une contribution scientifique, individuelle ou collective destinée au développement de l’énergie nucléaire, a été attribué cette année au « code de simulation Monte-Carlo TRIPOLI 4 » développé par le CEA.
L’équipe de développement actuelle de ce code est Andrea ZOIA, François-Xavier HUGOT, Alexis JINAPHANH, Cédric JOUANNE, Mikolaj Adam KOWALSKI, Coline LARMIER, Yi-Kang LEE, Davide MANCUSI, Odile PETIT, Thierry VISONNEAU
Le code TRIPOLI-4 pour TRI-dimensionel et POLY-cinétique, est la 4ème génération du code de simulation numérique Monte-Carlo pour la neutronique. Il permet de modéliser de manière probabiliste le transport de particules : neutrons, photons, électrons et positrons.
TRIPOLI 4 est développé par le Service d’Etudes des Réacteurs et de Mathématiques Appliquées (SERMA) du CEA Saclay avec le soutien des partenaires dans le cadre de l’Institut Tripartite I3P (CEA-EDF-Framatome). TRIPOLI 4 a été présentée pour la première fois par MM J.P. Both, H. Derriennic, B. Morillon et J.C. Nimal à la 8ème conférence on Radiation shielding à Arlington (USA) en avril 1994, il y a donc 30 ans. Nous lui souhaitons un Bon Anniversaire et souhaitons par la même occasion associer ces auteurs et tous les contributeurs historiques au développement de code prestigieux à ce prix. Certains sont peut-être présents dans la salle. La version applicable actuellement est la version 12, livrée en 2022 aux partenaires de l’Institut et devrait être prochainement distribué par la databank de l’OCDE/AEN.
TRIPOLI-4® permet de réaliser des simulations neutroniques « de référence », couvrant un vaste spectre d’applications relatives aux installations nucléaires : radioprotection et activation des matériaux, sûreté-criticité, physique des coeurs des réacteurs avec évolution isotopique du combustible, et instrumentation nucléaire. Le code permet de valider les solveurs dits « déterministes » plus rapides mais approchés.
TRIPOLI-4 est un outil de calcul scientifique généraliste et multi-filière. Il est appliqué à la modélisation des cœurs des réacteurs nucléaires (REP, REB, RNR, HTR, réacteurs de recherche, SMR) en prenant en compte toutes les échelles, du combustible à la cuve et aux structures du bâtiment du réacteur, et des machines de fusion (JET, ITER). Il est également utilisé pour les calculs de radioprotection pour les colis et pour plein d’autres applications comme le calcul des écrans de protections biologiques, des maquettes critiques, …
La validation du code et son développement sont fondés sur une large base de données qui intègre des expériences CEA, le retour du parc nucléaire français, des benchmarks internationaux, notamment ceux pilotés par l’AIEA et l’AEN et des programmes européens.
Depuis 2 ans, l’équipe de développement de TRIPOLI-4 prépare une nouvelle génération du code : TRIPOLI-5. Cette nouvelle version développée avec l’IRSN dans le cadre de l’accord quadripartite sûreté 4S (CEA-EDF-Framatome-IRSN) est conçu pour le calcul Haute Performance et massivement parallèle.
Le Prix Jacques Gaussens
du jeune chercheur a récompensé Abdelaziz CHEBBOUDI, chercheur au laboratoire d’études de physique (LEPh) du Service de Physique des Réacteurs et du Cycle SPRC (DER CEA-IRESNE Cadarache), pour ses travaux sur « La Fission dans tous ses états »,
Abdelaziz Chebboudi s’intéresse depuis sa thèse « Contribution à l’étude de la fission nucléaire : de LOHENGRIN à FIPPS » préparée au Laboratoire de Physique Subatomique et de Cosmologie de Grenoble à la fission nucléaire et plus particulièrement à l’obtention et la validation des données nucléaires d’intérêt pour la physique des réacteurs nucléaires. Ces données issues d’un processus d’évaluation qui confronte les aspects théoriques et expérimentaux, sont indispensables à la simulation du comportement des réacteurs mais aussi à la détermination de la réponse d’un corps humain aux irradiations ou à la description de la nucléosynthèse de l’univers.
Au cours de ses travaux, Abdelaziz Chebboudi a contribué à l’étude de nombreuses données nucléaires tels que les sections efficaces le spectre d’énergie des neutrons de fission, … Ces travaux alimentent et valident les bibliothèques utilisées par le CEA et les partenaires industriels EDF, Framatome et Orano.
Une autre partie de ses travaux s’inscrit dans le cadre des mesures de rendement de fission (probabilité de création d’un fragment de fission). Ces dernières années, Abdelaziz Chebboudi s’est focalisé sur les données associées aux observables de fission et plus particulièrement à la détermination des états initiaux des fragments de fission (génération du moment angulaire et énergie d’excitation). Dans ce cadre, M. Chebboudi a participé à la mise au point du code de désexcitation des fragments de fission FIFRELIN développé depuis 2010 au sein du LEPh. Cet outil essentiel pour faire le lien entre la physique théorique et les données expérimentales prend en compte l’ensemble des processus de la création des fragments de fission jusqu’à leur desexcitation complète. Il s’est également intéressé à la mesure des rapports isomériques à l’aide du spectromètre LOHENGRIN de l’institut LAUE LANGEVIN de Grenoble. La troisième partie de ses travaux ont été consacrés aux mesures réalisées à l’aide du dispositif VESPA du Joint Research Center de Geel (Belgique) afin de mesurer les gamma prompts qui est une autre technique pour étudier la génération du moment angulaire des fragments de fission.
Abdelaziz Chebouddi a encadré 3 thèses. Il encadre actuellement un 4ème doctorant qui devrait soutenir en 2025. M. Chebboudi vient de soutenir son Habilitation à Diriger des Recherches, le 27 mai 2024. Abdelaziz Chebboudi est le premier auteur de 13 publications et co-auteur de 55 publications. Il a présenté ses travaux dans 21 conférences ou workshop internationaux.
Le Prix Jean Bourgeois
qui récompense la meilleure thèse, a été remis à Théo BOUTIN pour sa thèse intitulée « Détection de dérives en temps réel lors de la mise en œuvre de procédés de soudage par analyse expérimentale et apprentissage automatique » que nous prions de venir nous rejoindre.
Théo BOUTIN a soutenu sa thèse le 21 avril 2023 à l’Université de Montpellier. Elle a été réalisée au Laboratoire de Mécanique et de Génie Civil (LMGC Univ de Montpellier) et à Chatou EDF R&D PRISME sous la direction du Professeur Cyril BORDREUIL de l’Université de Montpellier et de l’encadrement de MM. Josselin DELMAS, Damien BOREL d’EDF R&D et de M. Issam BENDAOUD, maitre de conférences de l’Université de Montpellier.
Les travaux de Théo Boutin s’inscrivent dans le contexte de la fabrication ou de la maintenance des installations nucléaires et particulièrement de la maîtrise des opérations de soudage pour un gain en qualité lors de l’assemblage des composants d’un réacteur nucléaire.
La thématique abordée par Théo BOUTIN au cours de sa thèse est le couplage soudage mécanisé / Intelligence Artificielle / instrumentation de la réalisation. Dans un premier temps, Théo Boutin a fait une synthèse exhaustive de l’état de l’art sur les méthodes de visualisation de dérives en temps réel lors du soudage, ce qui lui a permis de définir les bons capteurs et les traitements associés afin d’acquérir des données expérimentales directement liées aux variables qui contrôlent la forme du bain fondu. Les systèmes de visualisation du bain fondu mis en place permettent de générer les données d’entrée pour créer des algorithmes d’apprentissage automatique, Machine Learning, capables de respecter les conditions opératoires du procédé de soudage défini et de détecter les dérives en cours de soudage liées à des défauts bien spécifiques. Théo Boutin pour démontrer l’efficacité des modèles développés a ensuite étudié le cas de la déviation de la torche dans un chanfrein étroit en cours de la première passe de soudage. Théo Boutin a ensuite implémenté l’ensemble des moyens et méthodes développés lors d’une opération de soudage multi passes sur une tuyauterie en configuration industrielle.
Les travaux de thèse de Théo Boutin ouvrent de nombreuses perspectives. En plus du contrôle in situ de l’opération de soudage permettant de fournir des outils d’aide à l’opérateur, il est possible d’envisager maintenant des procédés de soudage auto-adaptatifs où l’instrumentation associée à l’Intelligence Artificielle permettrait en plus d’alerter l’opérateur de nouvelles dérives, de les anticiper et de les corriger instantanément.
Il faut noter que les travaux de thèse de Théo Boutin ont fait partie du projet lauréat du prix Scientifique 2022 du concours d’innovation à la division R&D d’EDF. Théo Boutin a présenté ses travaux de thèse lors de 4 conférences internationales dans le domaine du soudage et de l’Intelligence Artificielle et publié 3 articles dans des revues avec comité de lecture.
Une mention a été attribuée cette année à
Francesco FILICIOTTO pour sa thèse intitulée « Couplage Neutronique – Thermohydraulique à l’échelle du crayon en géométrie tridimensionnelle exacte sans recours à l’homogénéisation : application aux Réacteurs à Eau sous Pression (REP) »
Le Prix de l’Innovation technologique
a été créé il y a 9 ans pour mettre en évidence les innovations technologiques réalisées dans le domaine nucléaire. Il s’adresse non seulement aux équipes des grands donneurs d’ordre mais aussi aux très nombreuses entreprises et PME qui travaillent dans le domaine nucléaire, a été remis à Miquel HUGUET AGUILERA (EGIS), Manuel CORBIN (EDF), Eric PHILIP (CEA), Jean-Luc TUSCHER (EGIS), Denis ETIENNE (Bouygues), Raimo LEHTINEN (Peikko), Tomas KINDERIS (Peikko), Christoph GERRITSEN (OCAS) et Martin MONNOT (Industeel). pour le « Projet Européen SCHEDULE – Steel Concrete High Efficiency Demonstration eUropean colLaborative Experience ». Ce projet est porté par The Steel Construction Institute (Grande Bretagne), EDF, le CEA, EGIS, Bouygues Travaux Publiques, Peikko (Finlande et Lituanie), OCAS NV (Belgique) et ArcelorMittal Industeel.
L’objectif du projet européen SCHEDULE était de concevoir et de construire un bâtiment prototype représentatif d’une installation nucléaire en utilisant la technologie de construction mixte dite « Steel-Concrete ». La technologie Steel Concrete est une technologie de construction alternative au béton armé par son caractère modulaire. Des modules métalliques double ou simple peau sont fabriqués en usine au gabarit routier puis transportés sur site. Ces modules métalliques sont ensuite installés et assemblés. Puis la structure est bétonnée.
Le projet SCHEDULE a permis de démontrer la faisabilité technique de cette technique par la conception et la réalisation à l’échelle 1 d’une réplique d’un bâtiment DUS (Diesel Ultime Secours) d’EDF qui bénéfice d’un REX récent et d’un nombre significatif de réalisations (58 tranches).
Ce projet a fédéré de nombreux acteurs majeurs représentés ici sur l’estrade : Exploitant de sites nucléaires, Entreprises de construction, Industrie de l’acier et Centre de Recherche. Le projet était ambitieux, avec une approche qui s’appuie sur l’utilisation des outils comme la modélisation des informations du bâtiment (BIM), permettant de rassembler toutes les informations nécessaires pour la conception, la construction et la gestion d’un bâtiment. Cette approche permet d’améliorer la qualité de réalisation, réduit les coûts du génie civil et les délais de construction, environ 30% et impliquant 3 fois mois de personnel sur site, points cruciaux pour les constructions nucléaires. Le projet a adressé également un point essentiel de la construction modulaire : l’assemblage des éléments en explorant différentes méthodes : goujonnes embarquées, soudage d’angle, boulons précontraints.
Les conclusions globales du projet confortent l’applicabilité de cette technologie à la construction de nouvelles installations nucléaires et pourraient fortement intéresser les Startup françaises ou internationales développant actuellement de petits réacteurs modulaires (SMR).
Le retour d’expérience obtenu dans le cadre de SCHEDULE a été diffusé auprès de la communauté de génie civil française, européenne et internationale lors des conférences TINCE 2023 et SMiRT 27. Il a été également capitalisé en participant de façon active à la rédaction du contexte normatif : Spécification Technique dédiée pour la CEN (CEN/TC 250/SC 4) et chapitres « Steel-Concrete » du code RCC-CW de l’AFCEN.
La maquette SCHEDULE construite va également permettre de poursuivre la qualification de la technologie par une auscultation du vieillissement : corrosion, fluage, maintenance, réparabilité et des essais mécaniques : chutes de charges, impacts.
Dans un futur qui apparaît de plus en plus proche, le Steel-Concrete promet d’offrir une alternative pertinente au béton armé, en réduisant les temps d’intervention et les aléas sur site, notamment concernant des ouvrages spécifiques. L’introduction du Steel-Concrete dans la construction nucléaire constitue indubitablement une rupture technologique d’ampleur.
Le Prix de l’Enseignement et de la Formation
qui récompense un ouvrage scientifique ou technique, a été remis à Sandrine POULAIN, Rodolphe CoOMBE-COLAS, Gilles RODRIGUEZ et Nacho RODRIGUEZ de l’Institut de Recherche sur les Systèmes Nucléaires pour la production d’Energie bas carbone du CEA Cadarache pour le dossier « l’Institut IRESNE du CEA s’oriente vers la ludopédagogie »
La Ludopédagogie, éducation par le jeu ou amusement éducatif, est la fusion du divertissement et de l’éducation. Elle constitue une démarche innovante de formation appliquée par l’IRESNE dans l’objectif de transmettre les connaissances et les métiers spécifiques à l’IRESNE. Concrètement l’approche a consisté à développer 3 « serious games » (définition : un jeu dont la finalité ou la thématique ont des enjeux dit sérieux).
Ces trois jeux sont :
– « Nucléides » : un jeu de cartes de 2 à 4 personnes créé en 2021 pour comprendre la radioactivité et les transitions entre radionucléides sur une mécanique qui s’apparente au Rami.
– « KM CHANGER » : un jeu de plateau créé en 2023 qui se joue à deux équipes pour vivre et appliquer les différents enjeux liés autour de la capitalisation du savoir (Knowledge Management), sujet d’importance dans le domaine nucléaire où les projets peuvent s’interrompre pendant plusieurs années malheureusement.
– « InfluEnceS » : un jeu créé début 2024 de plateau et de stratégies qui peut se jouer de deux à six personnes, pour sensibiliser et comprendre les outils et les enjeux des actions d’Intelligence Economique et Stratégique (IES) à mettre en œuvre en entreprise.
Jusqu’à peu de temps, cette approche ludique de communication était appliquée par le CEA Cadarache au public « jeunes » lors de réjouissances telles que les fêtes de la science, les visites de classes, les journées des familles,, … Cette approche est maintenant partie intégrante de la communication interne du Centre et du parcours de formation des personnels du CEA. Cette approche ludique et collective a permis de recréer du lien d’entreprise, surtout après le CoVid. Elle a montré aux jeunes employés que l’attractivité du nucléaire passait aussi par l’accompagnement de projets personnels et la transmission des savoirs intergénérationnels avec les anciens.
La communication via les réseaux sociaux d’entreprise a suscité l’intérêt au-delà du seul CEA et a conduit à la volonté d’autres entreprises et organismes d’intégrer ces outils dans leur parcours pédagogique. Ainsi l’INSTN utilise maintenant le jeu « Nucléides ». Le jeu « KM Changer » est employé par des partenaires tels que Framatome ou l’IRSN, et des PME comme EOWIN où ils connaissent un véritable engouement.
Sur la base du concept « Nucléides » ciblant la famille des transuraniens, deux nouveaux jeux sont en préparation pour compléter la panoplie existante. L’un pour jouer avec la radioactivité naturelle des éléments et l’autre pour se familiariser avec le domaine de la Nucléosynthèse.
Le Prix Bertrand Barré
Information du Public est attribué à Karine FROMONT, Amy BENABIDA, Selma GUILMOT, Laurent CORTELLA et Frank NICOD d’ARC NUCLEART pour le dossier « Valoriser un usage patrimonial des technologies nucléaires auprès d’un large public ».
L’Atelier de Recherche et de Conservation Nucléart a été créé en 1970 par le CEA sur son site de Grenoble dans le but d’appliquer à la conservation du patrimoine culturel les technologies nucléaires et plus particulièrement celles du rayonnement gamma. Ces techniques non destructives permettent la désinfection, la désinsectisation des momies et de vestiges archéologiques ou la polymérisation de résines radio-durcissables injectées dans des vestiges notamment en bois gorgés d’eau.
Le laboratoire ARC-Nucléart, jusqu’à récemment, axait sa communication en priorité vers les professionnels du patrimoine et des sciences : articles scientifiques dans les revues spécialisées, tenue de conférences, formations, publication de rapports d’activité ou d’ouvrages.
La communication d’ARC Nucléart était également orienté vers le grand public autour de ses grandes réalisations de conservation comme la momie de Ramsès II en 1977 ou le chaland gallo-romain Arles-Rhône III en 2011-2013 visible au musée d’Arles. Cette communication s’est enrichie par l’édition d’une plaquette de présentation du laboratoire, la publication d’articles dans des magazines, la création d’un site internet et la participation à de grands évènements ou expositions tels que les Journées Européennes du Patrimoine, les Journées Européennes de l’Archéologie, la Fête de la Science ou l’exposition en 2023 « Ramsès, l’or des Pharaons » à la Grande Halle de La Villette. Ces actions importantes auprès du grand public restent néanmoins ponctuelles de par la nature des évènements et du fait de la localisation du laboratoire au sein du centre du CEA de Grenoble, dont l’accès est limité, contrôlé et notamment interdit au jeune public.
Dernièrement, afin de toucher plus efficacement le grand public et surtout le jeune public qui ne peut pas se rendre sur le site du laboratoire, Nucléart a créé en juin 2022 une page sur le réseau Linkedin suivie actuellement par plus de 2000 abonnés et à l’été 2023, une page Instagram (avec près de 500 followers) et une page Facebook est en cours de développement (déjà 100 abonnés). Sur ces 3 réseaux, ARC-Nucléart publie régulièrement des articles recourant à un vocabulaire simple et accessible au grand public avec parfois une touche plus décalée et humoristique pour fidéliser ses abonnés. ARC Nucléart a également créé 2 expositions itinérantes mettant en valeur les activités du laboratoire pour la préservation du patrimoine : « Sauvé des eaux » et « ARC-Nucléart, la Science au service du patrimoine », accompagnées de conférences et visites guidées. La remise des œuvres restaurées par ARC Nucléart aux communes, musées, … s’accompagne à chaque fois de présentations – conférences permettant au laboratoire de présenter ses techniques très spécifiques de restauration. Depuis 2023, ARC Nucléart donne des cours à l’Université Inter-Ages du Dauphiné sur le thème « Sciences et Nucléaire au service du patrimoine ».
Il est également à noter qu’ARC-Nucléart a été désigné en 2023 par l’AIEA « Centre de Collaboration pour l’utilisation de rayonnements ionisants pour la préservation du patrimoine culturel ».
