Les domaines. d intérêt pour. Directeur Scientifique d EDF R&D

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1 Les domaines scientifiques d intérêt pour EDF Stéphane ANDRIEUX Directeur Scientifique d EDF R&D

2 Plutôt une promenade entre Sciences et Applications à EDF Sciences Physiques et Chimiques Sciences de l'information Sciences NB: Tous les Mathématiques résultats présentés ont été obtenus Sciences avec un pour grand l Ingénieur nombre de et partenaires les Systèmes Sciences académiques Humaines et industriels et Sociales que le format de Simulation présentation numérique ne permet et expérimentation pas de citer Sciences du vivant et de l'environnement

3 Sciences Physiques et Chimiques De l atome au composant industriel m 3 ab initio 1nm ps (10-30nm) 3 ns 40_60 ans Modèles µ-échelles µ-physiques pour la compréhension du vieillissement des aciers s - h Passage Micro-macro (30-100nm) 3 µm 3 h-année Dynamique des dislocations Mesoscopique

4 Sciences Physiques et Chimiques Augmentation des performances du contrôle en service des composants par radiographie haute énergie Phénomène physique exploité : Absorption du rayonnement Variation du contraste sur le film Trajectoires de 100 milliards de photons modélisées 1 - source 5 - masque 2 - boîtier de protection 6 - pièce à inspecter 3 - collimateur 7 - écrans renforçateurs 4 - faisceau 8 - détecteur 9 -bloqueur

5 Sciences du vivant et de l'environnement Pré-traitement de l échantillon V = 35 ml Filtration Membrane 3 µ polycarbonate Cycles Vortex - US Micro-culture V 5mL V 5mL d10 V 5mL d100 Filtration Membrane CB04 0,2µ Traitement thermique + Traitement acide GVPC Eau de TAR + 2g billes de verre 3mm Méthode rapide de 24h & 48h à 30 C dénombrement des légionelles pour le Dénombrement ChemScan Marquage des micro-cultures suivi i des circuits it de Fixation des micro-colonies à l éthanol Cytomètre en refroidissement des phase solide Marquage des micro-colonies avec des sondes fluorescentes centrales nucléaires Difficultés : eau brute + besoin de mesures rapides et fiables Appel à la génétique moléculaire 46 C 2h + 4 sondes oligonucléotidiques spécifiques

6 Sciences pour l'ingénieur et les Systèmes Sciences du vivant et de l'environnement Compréhension du fonctionnement t de l écosystème de l étang de Berre es (gn/l) nitrate 1,2 1 0,8 0,6 0,4 0,2 Impacts des rejets d eau douce sur la salinité de l étang? Vision globale, pas uniquement centrée sur les rejets EDF Recommandations pour optimiser l'exploitation des ouvrages sur la Durance - Les concentrations en nitrates (station centrale) Surface (modèle) input bathymetry wind tide Fond (modèle) Surface (mesure terrain) Fond (mesure terrain) hydropp discharge river discharge T E L E M A C 3D output coupling hydrodynamics diffuse sources salinity WWTP temperature light intensity vertical diffusion velocity wind input D E L W A Q Modélisation hydrodynamique couplée à la modélisation de qualité d eau (physicochimique, microbiologique) output NH 4 NO 3 Chl a N-Tot DSi P-Tot PO 4 Det C Det N Det P Det Si O 2

7 Sciences de l'information Immersion virtuelle en 3 dimensions pour la formation et la sensibilisation des jeunes intervenants en bâtiment réacteur des centrales nucléaires Enjeux Fiabiliser la capacité d action des équipes au plus près du terrain via une formation pragmatique à la connaissance des installations Inventer de nouvelles méthodes pédagogiques pour une nouvelle génération issue du monde du «numérique»

8 Sciences Humaines et Sociales Conception des moyens de conduite et future exploitation de l EPR de Flamanville Enjeux : S assurer que le couplage «hommes consignes installationorganisation» fonctionnera de manière efficace et sûre Approche des Facteurs Humains et pp Organisationnels issue de l ergonomie, fiabilité humaine & psycho sociologie

9 Sciences de l'information Sciences de la cognition Amélioration de la perception des formes à partir des p relevé Laser des installations Identification de lignes dans un nuage de points (les 2 vannes sont-elles connectées té?)

10 Sciences pour l'ingénieur et les Systèmes Défloutage des images vidéo pour la fiabilisation des rechargement de cœurs Image floutées par les turbulences dues au dégagement de chaleur contrôle par inspection télévisuelle ll Traitement du signal, Traitement du signal, Reconnaissance de forme Estimation du mouvement

11 Sciences Mathématiques Calcul du programme des moyens de production (58 tranches nucléaires, centaines d installations hydraulique, dizaine de tranche Fioul, ) Pointe Semi-Base Base Difficultés : Répondre à la demande Satisfaire les contraintes de fonctionnement Optimiser les coûts de production L empilement des moyens de production Production fatale Problème d optimisation de très grande taille: variables, contraintes pour optimiser sur 2 jours avec un pas de temps de 30 min Fortement non convexe, fortement non linéaire, en variables continues et discrètes Fortes exigences sur l optimalité (écart de 1% = plusieurs millions d euros par an) et la réalisabilité (toutes les contraintes techniques doivent être respectées strictement)

12 Sciences pour l'ingénieur et les Systèmes Modélisation du coût de fourniture de électricité à long-terme en fonction des contraintes Enjeux : Choisir les meilleures décisions d investissements en production, réseaux, stockage et efficacité énergétique Anticiper et proposer des évolutions de designs de marché permettant de tendre vers ces investissements Analyse coûts-bénéfices de différentes options de développement de réseau Répartition de la production électrique en fonction des contraintes réseau Description du problème et compréhension des résultats : Électrotechnique / Économie Résolution : Modélisation et optimisation i Exploitation des résultats : Statistiques et analyse des données

13 Sciences pour l'ingénieur et les Systèmes Techniques multi-agents t pour la simulation des réseaux électriques intelligents du parc de réfrigérateurs Pilotage des usages électriques domestiques pour le g g q q p maintien de la qualité de courant (fréquence) sur une île avec insertion importante d EnR intermittente

14 La simulation numérique La simulation numérique (souvent associée au calcul haute performance) envahit l ensemble des Sciences Appliquées Dégagement d H 2 en accident grave Séisme sur un bâtiment Incendie en local confiné Panache d Aéroréfrigérants Ecoulement dans un assemblage combustible Carte de flux neutronique d une cœur de centrale nucléaire Formation des NO x (combustion en chaudière charbon) Modélisation microscopique d un béton Courants d e marée autour de l ile de Batz (implantation d hydroliènes)

15 L expérimentation L observation Science des Matériaux TITAN TEM 300 kv Analyse chimique et visualisation -> 1/10 nm 2µ Microscope électronique à Transmission (MET) TITAN Fissure de corrosion sous contrainte dans un alliage Inconel 600

16 La simulation numérique et l expérimentation Simulation de la ruine sous surpression accidentelle d une enceinte de confinement Développer une capacité prédictive des simulations du comportement de structures massives en béton armé et précontraint (très fortes non linéarités, modélisation de l endommagement jusqu à rupture, ) et la valider Maquette Sandia (Los Alamos) Simulation ( Code_Aster EDF)

17 En guise de conclusion : Quels objectifs pour le progrès scientifique? pour EDF 1. Connaitre et comprendre la physique des phénomènes utilisés, l environnement de l entreprise (physique et environnemental, économique et humain), les organisations humaines,.. pour maitriser l ensemble de l activité industrielle du groupe EDF 2. Permettre d optimiser toujours plus les performances : De Sûreté Environnementales Economiques 3. Faire émerger des technologies nouvelles pour l énergie et le système électrique

18 Merci de votre attention

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