Instrumentation et contrôle-commande de centrales

Un présentateur expose le fonctionnement d’une centrale nucléaire. Au cours de son exposé, ses propos sont illustrés par des animations en 3D des installations présentes dans le réacteur nucléaire. Il parle :

« Avez-vous déjà pris la mesure de la sophistication d’un réacteur nucléaire ?

Pour gérer une installation de cette ampleur il faut un pilotage précis et fiable. Les opérateurs, dont c’est le rôle, sont assistés par un organe essentiel de la centrale : le contrôle commande.

Sa mission : garantir la production d’électricité en toute sûreté. Et quand on parle de sûreté c’est celle :

• du réacteur
• des personnes
• et de l’environnement.

Le contrôle commande c’est en même temps le cerveau et le système nerveux de la centrale.

Au centre du contrôle commande se trouve ce qu’on appelle des automates. Il s’agit de centaines d’armoires en plus d’équipements électroniques qui assure la surveillance du réacteur.

Ces automates sont renseignés en permanence sur l’activité de la centrale grâce à des capteurs, des milliers de capteurs. Il y en a de toutes sortes qui surveillent :

• des températures,
• des pressions,
• des débits,
• des tensions électriques,
• des concentrations chimiques.

Plusieurs fois par seconde, des dizaines de milliers de signaux en provenance de ces capteurs sont analysés, traités par les automates qui peuvent engager les actions correctives si nécessaire. Car en retour, un automate peut agir sur le fonctionnement du réacteur grâce à ce qu’on appelle des actionneurs. Il s’agit de vannes, de pompes, de ventilateurs, de moteurs.

Deux groupes d’automates se côtoient dans une centrale nucléaire : les automates opérationnels qui veillent au bon fonctionnement du réacteur et les automates de sûreté destinés à prendre le contrôle de la centrale en cas d’anomalie.

Imaginons que la pression d’eau chute dans une canalisation. Le contrôle-commande opérationnel déclenchera l’ouverture d’une ou plusieurs vannes et rétablira la pression à son juste niveau. Mais si, malgré cette action, la pression ne peut être rétablie et que le dysfonctionnement s’aggrave, ce sont les automates de sûreté qui prennent le contrôle du réacteur avec un objectif unique : éviter l’accident. Ils ordonneront l’arrêt d’urgence du réacteur.

Pour obtenir cet arrêt, ils déclenchent la chute de ce qu’on appelle les grappes de contrôle. Il s’agit de tiges, qui en pénétrant en deux secondes dans la cuve, arrête le réacteur. Composés de matériaux absorbants, ils ont la faculté de stopper la réaction en chaîne. Les automates de sûreté engagent toutes les opérations afin de stabiliser et sécuriser le réacteur.

Toutes ces actions qu’elles soient opérationnelles ou liées à la sûreté se font sous la surveillance des opérateurs. Rien ne leur échappe !

Dans la salle de commande, qui est l’interface homme machine, ils suivent en temps réel l’état de la centrale grâce aux informations qui sont traitées, triées et analysées par le contrôle-commande. Devant leurs pupitres, ils ont à leur disposition tous les outils pour surveiller, analyser, comparer, vérifier et surtout anticiper.

Cette salle de commande, c’est donc en même temps :

• un centre d’information,
• un centre de décision
• et un centre de pilotage.

Car les opérateurs peuvent prendre la main à tout instant et possèdent les moyens de commande à distance des différents organes.

Vous le voyez, le contrôle commande d’une centrale répond à des exigences de sûreté extrême. Cette exigence, on la trouve dès sa conception qui s’appuie sur deux principes :

• Le premier c’est la diversité.
  Cela concerne les équipements, mais aussi les fonctions. On utilise plusieurs méthodes différentes pour mesurer un même état physique. Par exemple la surveillance du refroidissement de la chaudière est assurée par deux mesures différentes : la température et la pression.

• Deuxième principe important : la redondance.
  L’ensemble des capteurs des automates et des actionneurs constitue un dispositif complet qu’on appelle un train de sauvegarde. Eh bien chaque réacteur est dotée d’au moins deux trains de sauvegarde, parfois trois voire quatre dans un réacteur EPR au cas où l’un d’eux serait indisponible. De plus ces trains sont séparés physiquement les uns des autres et disposés dans des bâtiments isolés, pour que par exemple un incendie sur l’un des trains laisse les autres intacts. Ils sont aussi séparé électriquement. Chacun possède sa propre alimentation électrique. Et si un accident rend la salle de contrôle commande principale indisponible : la conduite peut être assurée depuis une salle de repli située dans une autre zone.

Le contrôle-commande s’adapte au design de chaque réacteur aux besoins des électriciens et aux normes requises par les autorités de sûreté nucléaires de chaque pays.

C’est un système extrêmement élaboré : il mesure, surveille, contrôle, pilote, communique et protège. »