Surveillance des ouvrages du d EDF par capteurs à fibre optique : de la R&D à l opérationnel

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1 Surveillance des ouvrages du d EDF par capteurs à fibre optique : de la R&D à l opérationnel Y.L. BECK, F. MARTINOT, A. COURTOIS DTG G. MOREAU, J.-M. HENAULT R&D Contact : yves-laurent.beck@edf.fr Journées EDF CERN 4 décembre 2014

2 Différents types de capteurs à FO? Ponctuels : - réseaux de BRAGG Environ 10 capteurs en série 5-10 voies Leurs caractéristiques Gamme de mesure : 5000 µm/m Erreur annoncée : 50 µm/m Sensibilité à la température Leurs atouts Insensibilité aux champs électromagnétiques Mesures déportées sur plusieurs kilomètres Résistance à la corrosion, aux chocs et aux vibrations Possibilité d utiliser plusieurs capteurs en série et en parallèle Faible coût par capteur

3 Différents types de capteurs à FO? Ponctuels : - réseaux de Bragg À base longue (qq cm (dm) à m) : Bragg - interféromètres (SOFO, OSMOS,..) ou à réseaux de De mesures réparties : - Rayleigh - Brillouin - Raman

4 Principe de la mesure répartie (T, ɛ) par FO Principe de la mesure : analyse fréquentielle du signal rétrodiffusé Utilisation de l effet Raman et de l effet Brillouin, e, e Techno Raman : Mesure de température tout les mètres le long de la FO, sur 20 km, avec 0,1 C d exactitude (répétabilité) Techno Brillouin : Mesure de température tout les 0,5 mètres le long de la FO, sur 20 km, avec 1 C d exactitude et de déformation tout les 0,5 mètres le long de la FO, sur 20 km, avec 20μm/m d exactitude

5 Principales applications sur ouvrages GC Ouvrages hydrauliques en terre : Tassements et fuites le long des canaux 1 mesure tout les mètres Ouvrages nucléaires en béton : Déformations et fissures des bétons 1 mesure tout les centimètres Capteurs noyés (ouvrage neuf) ou en surface (ouvrage existant)

6 Stratégie de qualification des CFO Performances des systèmes de mesures pour une application, avec estimation des incertitudes associées, en fonction des paramètres influents (environnement, mise en œuvre, mesures et traitements) Instruction multi-échelle, dans le domaine de la modélisation et des essais de validation) Hors milieu Inter-comparaison d appareils en laboratoire Milieu d emploi en environnement contrôlé Structure réelle 6 Rencontre Journées GC EDF DPI 2014 / Vieillissement CERN 1 & 2 du octobre 04 / Grenoble 12 / 2014

7 Exemple d expérimentation industrielle de surveillance des déformations de l enceinte interne en béton de l EPR de Flamanvilles 3

8 Test sur une poutre en Béton armé Compression Traction Câble à fibre optique Armature

9 Déformation (µm/m) Test sur une poutre en Béton armé Compression Traction 20 kn Distance (m) Mesures CFO CV Pics de déformation au droit des fissures Détection / localisation précoce Pics liés au transfert d effort du béton à la fibre

10 Instrumentation de l EPR de Fla3 Système de mesures continument réparties de déformation et température: -- 1 km de capteurs à fibre optiques noyés, -- 4 km de fibres optiques, -- 2 types de câbles de déformation -- 1 câble spécifique de température TS / PT 100 pour comparaison

11 Exemple de REX chantier EPR Pose avant ferraillage de la nappe externe et des nervures Moyens de protections adaptés aux interactions du chantier Organisation multi-postes et interfaces pour impact minimisé équipe A équipe D équipe B équipe C

12 Résultats fibres optiques après 6 mois Survie des capteurs après coulage dans le béton Premières mesures conformes aux attentes Température en o C (Raman) Fréquence en GHz (Brillouin) A VENIR : - Suivi des déformations lors de la mise en tension des câbles de précontrainte - Essai d enceinte pré-opérationnel

13 La technologie Fibre Optique à EDF AU SEIN D EDF EDF, 2km VNF (EDF), 38km 80km de canaux EDF, 0,3km EDF, 13km EDF, 13km EDF, 1 km 1 barrage EDF, 1km EDF, 2km EDF, >1km 2 enceintes EDF, 13km EDF, 2km